DE102005030612B4

DE102005030612B4 - Halteeinrichtung für ein Sensorsignal, Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102005030612B4
Application number: DE102005030612.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scherr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: US20070010967A1; US7369969B2; DE102005030612A1

Abstract

Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) für ein Sensorsignal (122; 234; 628) von einem Sensor (110; 220, 230; 610) mit folgenden Merkmalen: einem Signaleingang (120) zum Empfangen des Sensorsignals (122; 234; 628) von dem Sensor (110; 220, 230; 610); einem Signalausgang (124); einer Speichereinrichtung (130; 240; 640), die mit dem Signaleingang (120) und dem Signalausgang (124) gekoppelt ist, die ausgelegt ist, um in einem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, die ausgelegt ist, um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal (122; 234; 628) zu aktualisieren, indem das Sensorsignal (122; 234; 628) in die Speichereinrichtung übernommen wird, und die ferner ausgelegt ist, um den Signalwert für einen Zeitraum, der größer ist als eine erste vorgegebene Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung (130; 240; 640) zu speichern; und einer Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664), die mit der Speichereinrichtung (130; 240; 640) wirksam gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, um unter Verwendung einer, von einer Selbstdiagnoseeinrichtung des Sensors (110; 220, 230; 610) empfangenen Überwachungsinformation (136; 274, 248; 658) zu bestimmen, ob das an dem Signaleingang (120) anliegende Sensorsignal (122; 234; 628) gültig ist, und um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung (130; 240; 640) sich nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) erkennt, dass das Sensorsignal (122; 234; 628) an dem Signaleingang gültig ist, ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Halteeinrichtung für ein Sensorsignal, ein Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals und ein entsprechendes Computerprogramm, im Speziellen auf eine Halteeinrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Unterdrückung von Störungen in Sensorsystemen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der zuverlässigen Erfassung von Messgrößen aus einem gegebenen Prozess und deren Weitergabe an ein darüber liegendes System für eine beliebige Applikation. 10 zeigt ein Schema eines Datenerfassungssystems gemäß dem Stand der Technik, das auch als Sensor bezeichnet werden kann. Das Datenerfassungssystem ist in seiner Gesamtheit mit 1000 bezeichnet. Das Datenerfassungssystem 1000 umfasst hierbei einen zu überwachenden Prozess 1010. Ein Sensorelement 1020 erfasst eine Messgröße 1024 des zu überwachenden Prozesses 1010. Das Sensorelement 1020 gibt weiterhin eine oder mehrere elektrische Größen 1028 an eine Datenaufbereitung 1030 weiter. Die Datenaufbereitung 1030 erzeugt basierend auf der mindestens einen elektrischen Größe 1028 Messdaten 1034 und gibt diese an eine Schnittstelle 1040 weiter. Die Schnittstelle 1040 bereitet die Messdaten 1034 für eine Weiterverarbeitung durch eine hier nicht gezeigte übergeordnete Anordnung auf. Die Weiterleitung der Daten von der Schnittstelle 1040 zu der übergeordneten Anordnung ist durch einen Pfeil 1050 angedeutet.
Es sei hierbei darauf hingewiesen, dass in der Praxis verschiedene Arten von Sensoren verwendet werden. So gibt es Sensoren mit externem Sensorelement, bei denen das Sensorelement 1020 von der Datenaufbereitung 1030 und der Schnittstelle 1040 getrennt ist. Beispielsweise kann das Sensorelement 1020 räumlich getrennt von der Datenaufbereitung 1030 und der Schnittstelle 1040 angeordnet sein. Andererseits sind auch Sensoren mit integriertem Sensorelement gebräuchlich, wobei Sensorelement, Datenaufbereitung und Schnittstelle als eine Einheit (als der Sensor) betrachtet werden. Beispielsweise ist es möglich, dass das Sensorelement 1020, die Datenaufbereitung 1030 und die Schnittstelle 1040 monolithisch integriert sind.
Das Sensorelement 1020 kann in dem betrachteten System (dem Datenerfassungssystem 1000) – direkt oder indirekt, aktiv oder passiv – eine beliebige Messgröße 1024 aus dem gegebenen Prozess 1010 erfassen. Im Übrigen wird darauf hingewiesen, dass das Sensorelement 1020 freilich auch mehrere beliebige Messgrößen 1024 erfassen kann. In der Regel sind die dabei resultierten Größen als elektrische Signale bzw. elektrische Größen 1028 für eine Weiterverarbeitung in der Datenaufbereitung 1030 verfügbar.
In integrierten Sensorsystemen, aber durchaus auch in diskret aufgebauten Systemen, können die drei Funktionsblöcke Sensorelement 1020, Datenaufbereitung 1030 und Schnittstelle 1040 als eine gemeinsame Einheit – den „Sensor” – betrachtet werden.
Es existieren jedoch auch Systeme mit gemeinsam betriebener Datenaufbereitung 1030 und Schnittstelle 1040, die von einem externen Sensorelement 1020 elektrische Größen 1028 erfassen und somit ein Sensor-Datenaufbereitungssystem bilden.
Unabhängig davon, ob das Sensorelement fest mit der Datenaufbereitung 1030 und der Schnittstelle 1040 verbunden ist, wird hierbei für alle beschriebenen Möglichkeiten in der weiteren Beschreibung der Ausdruck „Sensor” verwendet. Der Ausdruck „Sensor” bezeichnet also beispielsweise die Kombination eines Sensorelements 1020 mit einer Datenaufbereitung 1030 und einer Schnittstelle 1040. Ebenso bezeichnet der Ausdruck „Sensor” die Kombination aus einer Datenaufbereitung 1030 für ein Sensorelement in Verbindung mit einer geeigneten Schnittstelle 1040, auch dann, wenn das Sensorelement 1020 gerade nicht mit der Datenaufbereitung 1030 gekoppelt ist, oder die elektrischen Größen beziehungsweise Messdaten wiederum von einer vorgelagerten Datenverarbeitungseinheit bezieht.
Es kann somit festgehalten werden, dass im Folgenden auch Systeme mit gemeinsam betriebener Datenaufbereitung und Schnittstelle, die von einem externen Sensorelement elektrische Größen erfassen (etwa im Form eines Sensor-Datenaufbereitungssystems), als Sensor bezeichnet werden. In anderen Worten, generell wird Bezug nehmend auf die hier beschriebenen Möglichkeiten im Folgenden ganz allgemein der Ausdruck „Sensor” verwendet.
Das Verhalten eines Sensors unter Berücksichtigung von Störeinflüssen ist in der Applikationstechnik von entscheidender Bedeutung. Idealerweise sollte ein Sensor auch bei Vorliegen einer externen Störung, die beispielsweise durch eine elektromagnetische Koppelung, ein Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit (Electromagnetic Compatibility, EMC) oder durch einen Versorgungsspannungseinbruch bedingt sein kann, ohne Beeinträchtigung korrekte Messdaten an das übergeordnete System weitergeben.
Es ist vorteilhaft, wenn ein Sensor eine Störung zumindest erkennen kann. So werden Sensoren häufig mit Überwachungsschaltungen ausgestattet, um ein übergeordnetes System, mit dem der jeweilige Sensor gekoppelt ist, auf ein mögliches Fehlerverhalten hinzuweisen. Z. B. kann ein Sensor seine eigene Versorgungsspannung mitmessen und bei Über- oder Unterschreitung von Grenzwerten ein Signal weitergeben. Diese Funktionalität wird häufig als „Overvoltage/Undervoltage Detect” bezeichnet.
Die Problematik bei herkömmlichen Sensorsystemen besteht darin, dass eine Störung die Auswerteschaltung (Datenaufbereitung 1030) und die Schnittstellenschaltung (Schnittstelle 1040) insofern beeinflussen kann, dass eine Re-Initialisierung oder eine zeitintensive Normalisierung der Sensordaten nötig sind. Während der Re-Initialisierung oder der zeitintensiven Normalisierung sind die an das übergeordnete System gelieferten Sensordaten bzw. Ausgangsdaten für eine bestimmte Zeit nicht mehr gültig und daher auch unbrauchbar. Beispielsweise müssen die Ausgangsdaten aufgrund eines internen Tiefpassverhaltens nach einer Störung bzw. einer Re-Initialisierung oder Normalisierung der Sensordaten erst wieder zu einer Ausgangslage zurückkehren. In anderen Worten: der Sensor muss nach einer Störung erst wieder einschwingen.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines einfachen Sensorsystems mit drei Anschlüssen. Das in 11 gezeigte Sensorsystem ist in ihrer Gesamtheit mit 1100 bezeichnet. Kern des Sensorsystems 1100 ist ein Sensor 1110. Der Sensor 1110 ist ausgelegt, um eine Messgröße 1120 zu erfassen. Ferner ist der Sensor 1110 zum Zwecke der Spannungsversorgung mit einem Bezugspotential GND und einem Versorgungspotential 1130 gekoppelt. An einem Ausgang 1140 des Sensors 1110 liegen Ausgangsdaten 1144 an. Die Ausgangsdaten 1144 basieren auf der Messgröße 1120 und sind ferner abhängig von der Spannungsversorgung des Sensors 1110, also einer Spannung zwischen dem Versorgungspotential 1130 und dem Bezugspotential GND.
12 zeigt eine graphische Darstellung der Ausgangsdaten von beispielhaften Sensorsystemen gemäß dem Stand der Technik als Antwort auf eine Störung der Spannungsversorgung. Die graphische Darstellung der 12 ist in ihrer Gesamtheit mit 1200 bezeichnet. Eine erste zeitliche Darstellung 1210 beschreibt die Versorgungsspannung, die den Sensor 1110 versorgt, als Funktion der Zeit. An einer Abszisse 1212 ist somit die Zeit eingetragen. Eine Ordinate 1214 zeigt die Versorgungsspannung des Sensors 1110, also die Differenz zwischen dem Versorgungspotential 1130 und dem Bezugspotential GND. Eine erste Kurve 1216 beschreibt einen zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung. Die erste zeitliche Darstellung 1212 zeigt ferner einen Einbruch 1218 der Versorgungsspannung, der eine Störung der Spannungsversorgung darstellt.
Eine zweite zeitliche Darstellung 1230 beschreibt die Ausgangsdaten 1144 eines beispielhaften Sensors 1110 als Funktion der Zeit. Die zweite zeitliche Darstellung 1230 zeigt somit eine erste mögliche Reaktion eines beispielhaften Sensors 1110. Eine Abszisse 1232 der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 beschreibt wiederum die Zeit. Eine Ordinate 1234 beschreibt ferner die Ausgangsdaten 1144 eines beispielhaften Sensors 1110. Eine zweite Kurve 1236 beschreibt einen zeitlichen Verlauf der Ausgangsdaten 1144 an dem Ausgang 1140 des beispielhaften Sensors 1110. Es wird hierbei darauf verwiesen, dass die Ausgangsdaten 1144 als analoges oder als digitales Signal vorliegen können. Die zweite zeitliche Darstellung 1230 zeigt die Größe eines solchen Ausgangssignals. Es ist aus der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 erkennbar, dass die durch die zweite Kurve 1236 gezeigten Ausgangsdaten einen Einbruch 1238 aufweisen, der in etwa zu der gleichen Zeit erfolgt, wie der in der ersten zeitlichen Darstellung gezeigte Einbruch 1218 der Versorgungsspannung. Ferner zeigt die zweite zeitliche Darstellung 1230 ein Aufstarten 1240 der Ausgangsdaten 1144 des beispielhaften Sensors 1110. In anderen Worten, nach dem Einbruch 1238 der Ausgangdaten 1144 nehmen die Ausgangsdaten erst für eine kurze Zeit wieder einen hohen Wert an, der etwa gleich dem Wert der Ausgangsdaten vor dem Einbruch 1238 ist, um daraufhin auf Null zurückzugehen. Während des Aufstartens 1240 bewegen sich dann die Ausgangsdaten 1144 langsam auf einen ursprünglichen Wert, der vor dem Einbruch 1238 vorlag, zurück.
Eine dritte zeitliche Darstellung 1250 zeigt einen weiteren beispielhaften Verlauf der Ausgangsdaten 1144 eines beispielhaften Sensors 1110. In anderen Worten, die dritte zeitliche Darstellung 1250 beschreibt eine zweite mögliche Reaktion eines beispielhaften Sensors 1110 auf einen Einbruch 1218 der Spannungsversorgung. Eine Abszisse 1252 der dritten zeitlichen Darstellung 1250 beschreibt wiederum die Zeit. Eine Ordinate 1254 der dritten zeitlichen Darstellung 1250 zeigt hingegen die Ausgangsdaten 1144 des beispielhaften Sensors 1110. Eine dritte Kurve 1256 beschreibt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsdaten.
Die dritte Kurve 1256 zeigt einen Einbruch 1258 der Ausgangsdaten, der etwa zu der gleichen Zeit stattfindet wie der Einbruch 1218 der Versorgungsspannung. Kurz nach dem Einbruch 1258 der Ausgangsdaten 1144 nehmen die Ausgangsdaten wieder den Wert vor dem Einbruch 1258 an. Es folgt allerdings ein gedämpft oszillierendes Aufstarten 1260, währenddessen die Ausgangsdaten 1144 um den Endwert herum oszillieren. Nach einer bestimmten Zeitdauer wird dann wieder ein konstanter Endwert angenommen
In anderen Worten, die graphische Darstellung 1200 zeigt zwei mögliche Verhalten von Sensoren mit einer zu der Versorgung ratiometrischen Ausgangsspannung in Folge eines Versorgungsspannungseinbruchs 1218.
In beiden in der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 und der dritten zeitlichen Darstellung 1250 gezeigten Fällen, folgen die Ausgangsdaten (bzw. der Ausgang) zunächst dem Einbruch 1218 der Versorgungsspannung. Dies ist zu erwarten, da hier ein ratiometrischer Sensor angenommen wird, bei dem die Ausgangsspannung für einen festen Wert der Messgröße 1120 proportional zu der Versorgungsspannung ist. In beiden gezeigten Fällen müssen interne Funktionsblöcke des Sensors als Sicherheitsmerkmal (Sicherheitsfeature) neu initialisiert werden, da der Einbruch 1218 der Versorgungsspannung so stark ist, dass dies zu funktionellen Inkonsistenzen führen könnte. Speziell, wenn ein System bzw. Sensorsystem nur mit wenigen Steuerleitungen ausgestattet werden kann, kann es problematisch sein, diesen Zustand (also die Neu-Initialisierung der Funktionsblöcke) nach außen weiterzugeben.
Bei der ersten, in der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 gezeigten Reaktion folgt auf einen Neustart (bzw. eine Neuinitialisierung der Funktionsblöcke des Sensors) ein sichtbares Aufstarten 1240 der Ausgangsspannung, die durch die zweite Kurze 1236 dargestellt ist. Es sei hier bemerkt, dass die Ausgangsspannung im Wesentlichen den Ausgangsdaten entspricht. Wie in der dritten zeitlichen Darstellung 1250 gezeigt, kann bei einer zweiten möglichen Reaktion der Ausgangsdaten (Ausgangsspannung) als Reaktion auf eine Störung (Einbruch) der Spannungsversorgung bei einem Neustart (Neu-Initialisierung der Funktionsblöcke des Sensors) auch ein gedämpft-oszillierendes Aufstarten 1260 folgen. Die Art des Verhaltens nach dem Neustart bzw. der Neu-Initialisierung der Funktionsblöcke des Sensors hängt generell von der zugrunde liegenden Funktion und Konzeption des Sensorsystems ab. Somit sind die beschriebenen Verhalten auch nur beispielhaft zu sehen, aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten des Detailaufbaus eines Sensorsystems sind auch beliebige andere Signalformen zwischen der Störung und dem wiederhergestellten Zustand denkbar.
Weiterhin sei angemerkt, dass gerade in modernen Sensorsystem die Häufigkeit der digitalen Signalauswertung zunimmt. Eine digitale Signalauswertung bringt nämlich zumindest zwei wichtige Vorteile. So ermöglicht eine digitale Signalauswertung eine deterministische Abarbeitung von implementierten Algorithmen und Verfahren. Weiterhin eröffnet eine digitale Signalauswertung eine effiziente und einfache Testmöglichkeit der entsprechenden Funktionsblöcke an dem Ende einer Produktionslinie.
Allerdings sind digitale Schaltungen in ihrem Störverhalten in Bezug auf diverse Störungen schwer zu beurteilen. Ebenso sind Maßnahmen zur Behebung der beschriebenen Probleme bei digitalen Schaltungen nur schwer zu beurteilen.
Im Folgenden werden bekannte Maßnahmen zur Verbesserung des Verhaltens von Sensoren bei Vorhandensein von externen Störungen kurz beschrieben. Das wichtigste und beste Mittel zur Minimierung der Problematik der Störbeeinflussung war es bisher, ein Sensorsystem selbst durch Bereitstellung einer stabilen Spannungsversorgung und durch geeignete Maßnahmen zur Störfilterung robust zu gestalten, um die Schwellen für das Erkennen und Auslösen einer Reaktion auf eine Störung, also z. B. ein Aufstarten bzw. Neu-Initialisieren von Funktionsblöcken des Sensors, so gering wie möglich zu halten.
Weiterhin ist es möglich, durch geeignete Techniken das Aufstarten so kurz wie möglich zu gestalten. In der Analogschaltungstechnik kann man auch versuchen, Spannungen (und ggfs. Ströme) so weit abzupuffern, dass ein komplett neues Aufstarten verhindert wird.
Es sollte allerdings darauf hingewiesen werden, dass speziell beim Einsatz von digitalen Auswertemethoden, digitalen Filtern und ähnlichen Digitalschaltungen eine hinreichend störungssichere Auslegung bisher nicht möglich ist, was ein komplettes Aufstarten im Störungsfall unumgänglich macht. Es kann nämlich ein Spannungseinbruch während einer Taktflanke eines Digitalsystems zu unvorhersehbaren Reaktionen führen. Beispielsweise können sich Zähler verzählen. Auch können Daten bei einer Störung einer digitalen Schaltung unvollständig gespeichert werden.
Die oben genannten Maßnahmen zur Verbesserung der Störfestigkeit von Sensoren lassen es also nicht zu, eine vollständige Unterdrückung von Störungen zu realisieren. Vielmehr gibt es bei herkömmlichen Sensoren eine Vielzahl von Störfällen, die den Wunsch nach einer völligen Unterdrückung von Störereignissen nicht genügen.
Die EP 1 452 475 A1 zeigt eine elektrisch betriebene Steueranordnung beispielsweise für einen Lift. Die elektrisch betriebene Steueranordnung umfasst eine Mehrzahl von monostabilen Sensoren, die ausgelegt sind, um einen Wagen in eine Ausrichtung mit den Stockwerken zu bringen, und zumindest einen bistabilen Sensor, der ausgelegt ist, um eine Bewegungsende-Bedingung des Wagens bei den obersten und untersten Stockwerken zu erkennen. Der bistabile Sensor ist ausgelegt, um ein entsprechendes Signal zu einer Steuereinheit des Wagens auszugeben. Die Steueranordnung umfasst ferner eine Schaltung, die ausgelegt ist, um das durch den bistabilen Sensor gelieferte Signal kontinuierlich aufzuzeichnen, und um die letzten derartig aufgezeichneten Werte selbst bei einem Ausfall der Leistungsversorgung in einem Speicher zu behalten. Die Schaltung ist damit in der Lage, den gespeicherten Wert bei Wiederherstellung der Leistungsversorgung zu der Steuereinheit zu liefern.
Die DE 10 2004 014 728 A1 beschreibt eine Einheit zum Erfassen einer physikalischen Größe. Die Sensoreinheit zum Erfassen einer physikalischen Größe umfasst eine erste Spannungsauswerteschaltung, eine zweite Spannungsauswerteschaltung, eine Alarmsignalausgabeschaltung und eine Sensorausgangsschaltung. Die erste Spannungsauswerteschaltung wertet eine Versorgungsspannung aus, indem sie diese mit einer Referenzspannung vergleicht, und ein Störsignal ausgibt, wenn die Versorgungsspannung unter einer ersten vorbestimmten Spannung liegt. Die zweite Spannungsauswerteschaltung, welche in einem niedrigen Spannungsbereich arbeitet, in welchem die erste Spannungsauswerteschaltung unempfindlich ist, gibt das Störsignal aus, wenn die Versorgungsspannung unter einer zweiten vorbestimmten Spannung liegt. Die Alarmsignalausgabeschaltung gibt einen Alarm als Reaktion auf das Störsignal aus. Die Sensorausgangsschaltung gibt ein Sensorsignal aus und sperrt die Schaltung derart, dass diese das Sensorsignal als Reaktion auf das Störsignal nicht ausgeben kann, so dass die Alarmsignalausgabeschaltung das Alarmsignal als Reaktion auf das Störsignal vorsieht.
Die DE 600 09 231 T2 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines integrierten ”Hub” für Kraftfahrzeugsignale während Niedrigspannungsbedingungen. Ein Signal-Integrations-Hub für Automobil-Sensoren misst die Batteriespannung und liefert eine Angabe auf dieser Spannung an eine verarbeitende Mikrosteuerung. Ein Programm, welches auf der Mikrosteuerung ausgeführt wird, unterscheidet zwischen praktischen und notwendigen Funktionssensoren und Eingangskreisen. Wenn die Batteriespannung niedrig ist, werden, nur für die praktischen Sensoren, vom Mikroprozessor deren Werte durch Werte aus einer Zeit als die Batteriespannung nicht niedrig war, ersetzt. Eingänge von Sensoren mit notwendigen Funktionen werden nicht verändert.
Die WO 2005 038409 A2 zeigt eine Strömungssicherheitsüberwachung für einen Ölproduktionsbetrieb, bei welchem eine Fluidleitung ein Fluid aus einem Bohrloch zu einer schwimmenden Produktionsplattform transportiert. Um ein Auftreten von Strukturen, welche die Strömung des Fluids in der Fluidleitung behindern, zu verhindern, kann eine Vorhersage gemacht werden, ob eine Strömungssicherheitskurve eine Arbeitskurve der Fluidleitung schneidet. Für den Fall, dass sich die Arbeitskurve und die Strömungssicherheitskurve schneiden, kann das entsprechende Personal benachrichtigt werden, so dass dieses versucht, die hydratbildenden Bedingungen in dem Rohr zu vermeiden. Welches Personal alarmiert wird, kann aufgrund eines kritischen Levels festgelegt werden. Das kritische Level kann auf einem geschätzten verbleibenden Zeitraum, bis die Strömungssicherheitskurve und die Arbeitskurve sich schneiden, basieren.
Die US 3 562 708 zeigt eine Einrichtung zum Verhindern, dass falsche Informationen korrekte Informationen in einem Computer oder dergleichen während einer Periode temporärer Belastungsumstände, welche geeignet sind, ein Versagen herbeizuführen, ersetzen. Die Einrichtung umfasst eine Speicherzelle, eine normale Eingangsschaltung verbunden mit der Speicherzelle, Einrichtungen, welche an die Eingangsschaltung angeschlossen sind, um Daten dieser Zelle zuzuführen, und eine Ausgangsschaltung, welche die Speicherzelle mit einem Computer oder dergleichen verbindet. Die Verbesserung umfasst eine Einrichtung zur periodischen Speicherung von Abtastwerten der Eingangsdaten in der Datenzelle sowie eine Einrichtung zum Vergleichen nachfolgend gespeicherter Datenabtastwerte, welche in der Speichereinrichtung gespeichert sind. Diese Einrichtung zum Vergleichen umfasst eine Einrichtungen zur Erzeugung eines Steuerausgangssignals immer dann, wenn sich die verglichenen Datenabtastwerte um mehr als einen vorbestimmten Betrag unterscheiden, eine weitere Einrichtung, die auf diese Steuersignale zum Einrichten eines Stromkreises zwischen der Einrichtung zum periodischen Speichern von Abtastwerten und der Datenzelle reagiert. Dieser Stromkreis macht den normalen Eingangsstrom somit an der Speicherzelle unwirksam, sowie eine Einrichtung zur Speisung des früheren von zwei verglichenen Datenabtastwerten, welche in der Speichereinrichtung der Datenzelle gespeichert sind, anstelle des normalen Eingangs, immer dann, wenn die Differenz zwischen den verglichenen Datenabtastwerten diesen vorbestimmten Betrag überschreitet.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halteeinrichtung für einen Sensorsignal von einem Sensor zu schaffen, die es ermöglicht, an einem Signalausgang ein auf dem Sensorsignal basierendes Ausgangssignal zu liefern, in dem durch Störungen auf den Versorgungsspannungen bedingte Störanteile minimiert sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Halteeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 36 oder 38, ein Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals gemäß einem der Ansprüche 24, 37 oder 39 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 35 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Halteeinrichtung für ein Sensorsignal von einen Sensor mit einem Signaleingang zum Empfangen des Sensorsignals von dem Sensor und einem Signalausgang. Die erfindungsgemäße Halteeinrichtung umfasst ferner eine Speichereinrichtung, die mit dem Signaleingang und dem Signalausgang gekoppelt ist, die ausgelegt ist, um in einem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, und die ferner ausgelegt ist, um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal zu aktualisieren. Die Speichereinrichtung ist weiterhin ausgelegt, um den Signalwert für einen Zeitraum, der größer ist als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern. Die Halteeinrichtung ist ausgelegt, um den in der Speichereinrichtung vorliegenden Signalwert an dem Signalausgang auszugeben. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Halteeinrichtung eine Überwachungseinrichtung, die mit der Speichereinrichtung wirksam gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, um zu bestimmen, ob das an dem Signaleingang anliegende Sensorsignal gültig ist, und um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung sich nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Überwachungseinrichtung erkennt, dass das Sensorsignal an dem Signaleingang gültig ist.
Es ist der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, dass es vorteilhaft ist, ein Sensorsignal von einen Sensor nur dann an eine nachfolgende Schaltung weiterzuleiten, wenn das Sensorsignal von dem Sensor auch gültig ist, und dass es ferner einen besonderen Vorteil bringt, im Falle eines ungültigen Sensorsignals einen Signalwert, der auf dem letzten gültigen Sensorsignal basiert, festzuhalten und an einem Signalausgang für eine nachfolgende Verarbeitung bereitzustellen. In anderen Worten, die erfindungsgemäße Halteeinrichtung ist ausgelegt, um mittels der Überwachungseinrichtung zu erkennen, ob das Sensorsignal an dem Signaleingang gültig ist. Falls das Sensorsignal an dem Signaleingang gültig ist, kann in dem zweiten Zustand die Speichereinrichtung basierend auf dem Sensorsignal aktualisiert werden. Falls aber die Überwachungseinrichtung erkennt, dass das Sensorsignal an dem Signaleingang die Halteeinrichtung nicht gültig ist, so speichert die Speichereinrichtung in dem ersten Zustand den letzten gültigen Signalwert. Entsprechend steht an dem Signalausgang stets der letzte gültige von der Halteeinrichtung empfangene Signalwert des Sensorssignals an. Tritt aber eine Störung in dem Sensor auf, die beispielsweise durch eine Schwankung einer Versorgungsspannung des Sensors bedingt sein kann, so kann die Halteeinrichtung erkennen, dass das Sensorsignal ungültig ist und entsprechend veranlassen, dass die Speichereinrichtung den letzten gültigen Signalwert beibehält.
Ferner ist festzuhalten, dass die Speichereinrichtung ausgelegt ist, für eine gewisse Zeit den gespeicherten Signalwert unabhängig von der Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern. Damit hält die Speichereinrichtung den gespeicherten Signalwert auch dann bei, wenn die Versorgungsspannung des Sensors einen Einbruch zeigt, so dass Signalwerte in anderen Digitalschaltungen, beispielsweise der Auswerteeinrichtung, verloren gehen. Ferner erreicht die erfindungsgemäße Halteeinrichtung, dass während eines Aufstartens des Sensors (bzw. einer Datenaufbereitungseinrichtung des Sensors) genau wie während einer Störung des Sensors keine unzuverlässigen bzw. falschen Messwerte weitergegeben werden. Vielmehr steht an dem Signalausgang der Halteeinrichtung der letzte gültige Messwert zur Verfügung, da die Überwachungseinrichtung der Halteeinrichtung erkennen kann, dass während des Aufstartens des Sensors (oder während einer Neu-Initialisierung des Sensors) das von dem Sensor gelieferte Sensorsignal ungültig ist. Somit gibt die erfindungsgemäße Halteeinrichtung Messdaten von dem Sensor erst dann wieder weiter, wenn das Aufstarten des Sensors (bzw. die Neu-Initialisierung des Sensors) im Anschluss an eine Störung beendet ist und damit das von dem Sensor gelieferte Sensorsignal als gültig akzeptiert wird.
Es wurde weiterhin erkannt, dass bei einer Vielzahl von Sensoren das Aufstarten des Sensors (bzw. die Neuinitialisierung der in dem Sensor enthaltenen Datenaufbereitung) schnell gegenüber einer Veränderung der Messdaten erfolgt. In diesem Fall bringt die erfindungsgemäße Halteeinrichtung den Vorteil mit sich, dass an dem Signalausgang der Halteeinrichtung stets korrekte oder näherungsweise korrekte Messwerte anliegen. Tritt eine Störung auf, die den Sensor bzw. die in dem Sensor enthaltene Datenaufbereitung zu einem Neustart zwingt, so unterbricht die erfindungsgemäße Halteeinrichtung die Aktualisierung der Speichereinrichtung. Die Halteeinrichtung gibt damit an dem Signalausgang auch nach einem kurzzeitigen Ausfall der Versorgungsspannung (des Sensors und gegebenenfalls auch der Speichereinrichtung) die letzten gültigen Messdaten aus. Während also in einem kurzen Zeitintervall nach einer Störung das Sensorsignal aufgrund des Aufstartens des Sensors gestört ist, liegt an dem Signalausgang der Halteeinrichtung ein zeitlich konstantes Signal an, das sehr nahe bei dem tatsächlichen Messwert ist. Sobald der Sensor wieder zuverlässig arbeitet, d. h. ein zuverlässiges und damit gültiges Sensorsignal liefert, wird das Sensorsignal wieder an den Ausgang der Halteeinrichtung weitergeleitet. Somit werden Störungen des Sensorsignals, die durch das Aufstarten bzw. Neu-Initialisierung des Sensor entstehen, an dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterdrückt. Die Halteeinrichtung liefert im Falle einer Störung des Sensors vielmehr ein konstantes Signal. Das Signal an dem Signalausgang der Halteeinrichtung ist daher bei einem kurzzeitigen Einbruch der Versorgungsspannung nur für die kurze Zeit des Einbruchs, nicht aber darüber hinaus, gestört.
Eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung bringt eine Reihe von wesentlichen Vorteilen mit sich. Wie schon beschrieben kann durch eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung in Verbindung mit einem Sensor gewährleistet werden, dass an dem Signalausgang der Halteeinrichtung stets ein näherungsweise korrektes Messsignal anliegt. Artefakte, die durch ein Aufstarten des Sensors erzeugt werden können, werden an dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterdrückt. Selbst bei einem Spannungseinbruch liegt ein korrektes Ausgangssignal an dem Signalausgang der Halteeinrichtung sofort nach der Wiederherstellung der Spannungsversorgung vor und nicht erst, wie bei herkömmlichen Sensoren üblich, nach einem Aufstarten des Sensors. Somit werden Oszillationen und ein Einschwingverhalten des Sensors an dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterdrückt und können eine an den Sensor angeschlossene weitere Verarbeitungseinrichtung nicht stören.
Ferner ermöglicht es der Einsatz einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung, dass das Störungsverhalten eines Sensorsystems bestehend aus einem Sensor und der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung im Wesentlichen durch die Charakteristik der Halteeinrichtung bestimmt wird. Kann die Halteeinrichtung Störungsfälle, die das Sensorsignal ungültig machen zuverlässig erkennen und ferner den gültigen Signalwert zuverlässig in der Speichereinrichtung speichern, so ist alleine dadurch das Ausgangsverhalten des Sensorssystems bestehend aus dem Sensor und der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung festgelegt. Bei einem Schaltungsentwurf ist somit lediglich das Störungsverhalten der Halteeinrichtung kritisch, solange bei der restlichen Sensorschaltung erkannt werden kann, wenn ein Sensorsignal ungültig ist. In anderen Worten, bei dem Entwurf eines Sensorsystems muss lediglich die Speichereinrichtung zum Halten des letzten gültigen Signalwerts störsicher implementiert werden. Alle Untersuchungen und Beobachtungen während eines Störfalls können auf die Speichereinrichtung konzentriert werden.
Ferner kann die Überwachung eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung komplett unabhängig von dem Sensor durchgeführt werden. Vielmehr können beliebige Größen des Sensorsystems in Betracht gezogen werden, wobei es freilich vorteilhaft ist, beispielsweise die Betriebsspannung des Sensors zu überwachen. Zusätzlich können freilich abnormale Verläufe des von dem Sensor gelieferten Sensorsignals erkannt werden, woraus ebenso gefolgert werden kann, dass das Sensorsignal ungültig ist.
Weiter ist festzuhalten, dass die Bestimmung, ob ein Sensorsignal gültig ist, aufgrund einfacher Kriterien erfolgen kann. So kann beispielsweise von der Überwachungseinrichtung geprüft werden, ob die Versorgungsspannung des Sensors innerhalb eines gültigen Bereichs liegen. Ferner kann die Überwachungseinrichtung abfragen, ob sich der Sensor in einem Rücksetz-Zustand (Reset-Zustand) befindet. Auch weitere Selbstdiagnoseeinrichtungen der Datenaufbereitung können selbstverständlich ausgewertet werden. Damit kann der Schaltungsaufwand für die Überwachungseinrichtung sehr gering gehalten werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Überwachungseinrichtung ausgelegt, um ein Sensorsignal immer dann als ungültig zu erkennen, wenn eine Versorgungsspannung des Sensors eine Störung aufweist. Somit überwacht die Überwachungseinrichtung bevorzugt mindestens eine Betriebsspannung des Sensors. Weiterhin wird hier davon ausgegangen, dass eine Schwankung der Betriebsspannung des Sensors, die einen gewissen Toleranzbereich überschreitet, in einem ungültigen Sensorsignal resultiert. Es sei hierbei angemerkt, dass eine Analogschaltung in dem Sensor im Wesentlichen empfindlich auf langsame Änderungen der Versorgungsspannung reagiert, während digitale Schaltungsteile in dem Sensor störungsanfällig gegen kurze Einbrüche oder Überspannungsspitzen auf den Versorgungsspannungen (also schnelle Veränderungen) sind. Entsprechend kann die Überwachungseinrichtung ausgelegt sein, um eben solche Störungen aus der Versorgungsspannung zu erkennen, die einen ordnungsgemäßen Betrieb des Sensors beeinträchtigen und somit in unzulässigen bzw. ungültigen Sensorsignalen resultieren.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Überwachungseinrichtung ausgelegt, um ein Sensorsignal immer dann als ungültig zu erkennen, wenn das Sensorsignal eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegeben zeitliche Änderung ist. Eine solche Auswertung ist Zweckmäßig, wenn davon ausgegangen werden kann, dass bei einem ordnungsgemäßen Betrieb des Sensors sich das Sensorsignal nur langsam ändert. Diese langsame Änderung des Sensorsignals kann beispielsweise durch die zu überwachende Messgröße bestimmt sein, deren Änderungsgeschwindigkeit freilich in einem physikalisch sinnvollen Bereich liegt. Eine sehr schnelle Änderung des Sensorsignals deutet somit auf eine Störung des Sensors, beispielsweise durch einen Einbruch der Betriebsspannung oder durch einen sonstigen ungültigen Sensorzustand, hin. Folglich ist es möglich, die Gültigkeit des Sensorssignals rein aufgrund des Sensorsignals selbst festzustellen, so dass beispielsweise ein Zugriff auf die Versorgungsspannung des Sensors für eine Überwachung nicht nötig ist.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Speichereinrichtung ferner ausgelegt, um den Signalwert als Antwort auf ein Vorladesignal auf einen vorbestimmten Vorladewert zu setzen. In anderen Worten, die Speichereinrichtung ist eine vorladbare Speichereinrichtung. Das Vorladen der Speichereinrichtung ist beispielsweise wünschenswert, um die Speichereinrichtung auf einen definierten Anfangswert zu setzen, wenn der Sensor und somit auch die Halteeinrichtung nach einer längeren Betriebsunterbrechung wieder in Betrieb genommen werden. Im Falle einer längeren Unterbrechung des Betriebs ist nämlich zu erwarten, dass der in der Speichereinrichtung gespeicherte Signalwert nicht mehr gültig ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, falls eine Betriebsunterbrechung des Sensors so lange ist, dass sich während der Betriebsunterbrechung die Messgröße stark verändert haben kann. Ferner verliert bei manchen Ausführungsformen die Speichereinrichtung nach einer Zeit, die größer als die erste vorbestimmte Zeitdauer ist, den gespeicherten Signalwert. Auch in diesem Fall ist es notwendig, die Speichereinrichtung auf einen Anfangswert vorzuladen. Schließlich sollte erwähnt werden, dass der Vorladewert bevorzugt so gewählt ist, dass er einer an dem Signalausgang der Halteeinrichtung angeschlossene Verarbeitungseinrichtung anzeigt, dass die Halteeinrichtung auf den Vorladewert zurückgesetzt wurde. Der Vorladewert ist also bevorzugt ein Wert, der während eines normalen Betriebs des Sensors und der Halteeinrichtung nicht auftritt. Vielmehr ist der Vorladewert bevorzugter Weise geeignet, um einer an dem Signalausgang gehaltene Einrichtung angeschlossenen Auswerteeinrichtung mitzuteilen, dass von der Halteeinrichtung momentan kein gültiger Messwert ausgegeben wird.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Speichereinrichtung ausgelegt, um den Signalwert unabhängig von Störimpulsen aus der Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern. Es wird also bevorzugt, die Speichereinrichtung störsicher auszulegen. Dies ist vorteilhaft, da es gerade die Aufgabe der Speichereinrichtung ist, einen Signalwert auch dann zu speichern, wenn Störungen aus mindestens einer Versorgungsspannungsleitung für den Sensor vorliegen. Da die Halteeinrichtung zur Minimierung eines Verkabelungsaufwands bevorzugt über die gleiche Stromversorgungsleitung oder die gleichen Stromversorgungsleitungen wie der Sensor mit elektrischer Energie versorgt wird, ist davon auszugehen, dass Störungen auf der Versorgungsspannung des Sensors sich zugleich als Störungen auf der Versorgungsspannung der Halteeinrichtung äußern. Während es aber sehr schwierig ist, den gesamten Sensor einschließlich einer analogen und einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung bzw. Datenaufbereitungseinrichtung störsicher aufzubauen, ist es ohne größere Probleme möglich, die Halteeinrichtung störsicher auszulegen. Die Halteeinrichtung umfasst nämlich nur eine kleine Anzahl von Bauelementen. Auch ist es die Kernanforderung an die Speichereinrichtung, einen Signalwert zuverlässig und unabhängig von Störungen (z. B. Spannungseinbrüchen oder Überspannungsspitzen) auf der Versorgungsspannung zu speichern. Entsprechend kann die Speichereinrichtung für diesen Zweck optimiert werden, während die Datenaufbereitung typischerweise wesentlich komplexere Funktionen (z. B. Berechnungsfunktionen, Filterfunktionen oder Normalisierungsfunktionen) ausführt und daher nicht in einer einfachen Weise bezüglich Störsicherheit optimiert werden kann.
Ist die Speichereinrichtung ausgelegt, um den Signalwert unabhängig von Störimpulsen auf der Versorgungsspannung zu speichern, so können sich auch Untersuchungen von Störfällen auf die Speichereinrichtung konzentrieren, während die Datenaufbereitungseinrichtung im Wesentlichen außer Acht gelassen werden kann.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Überwachungseinrichtung ausgelegt, um zu überwachen, ob der Sensor eine Störung aufweist, und um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung nur dann in den zweiten Zustand befindet, wenn der Sensor keine Störung aufweist. Eine solche Auslegung der Überwachungseinrichtung ist vorteilhaft, da hierdurch sichergestellt werden kann, dass ein Sensorsignal von dem Signaleingang der Halteeinrichtung nur dann zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung weitergeleitet wird, wenn der Sensor keine Störung aufweist, d. h. ein zuverlässiges und gültiges Signal liefert. Zur Bestimmung, ob der Sensor eine Störung aufweist, kann die Überwachungseinrichtung beispielsweise ein Signal von einer Selbstdiagnoseeinrichtung des Sensors verwenden. Eine solche Selbstdiagnoseeinrichtung ist in vielen modernen Sensoren bereits vorhanden. So kann der Sensor beispielsweise überwachen, ob eine in dem Sensor vorhandene Signalverarbeitungseinrichtung ordnungsgemäß arbeitet. Es kann beispielsweise eine korrekte Abarbeitung eines Programms durch einen sogenannten Watchdog-Timer überwacht werden. Auch können die Speicherinhalte von Registern und anderen Speichern in dem Sensor durch Paritätsbits bzw. Prüfbits laufend auf ihre Gültigkeit hin überprüft werden. Zusätzlich kann eine Datenaufbereitungseinrichtung in dem Sensor auch überwachen, ob von dem Sensorelement gelieferte Werte gültig sind. Erkennt beispielsweise die Datenaufbereitungseinrichtung in dem Sensor, dass ein elektrisches Signal von einem Sensorelement gestört ist, so kann die Datenaufbereitungseinrichtung des Sensors an die Halteeinrichtung eine Störung weitermelden, und die Halteeinrichtung kann in diesem Fall eine Aktualisierung des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts unterbinden, so dass der Signalausgang der Halteeinrichtung den konstanten Wert aufweist, bis der Fehlerfall behoben wurde.
Weiterhin wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung ausgelegt ist, um mindestens eine Betriebsspannung des Sensors zu überwachen, und um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn sie mindestens eine Betriebsspannung des Sensors sich in einem zulässigen Betriebsspannungsbereich befindet. In dem zweiten Zustand, erlaubt die Speichereinrichtung eine Aktualisierung des Signalwerts, so dass das Sensorsignal von dem Signaleingang der Halteeinrichtung zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung weitergeleitet werden kann. Ein zulässiger Betriebsspannungsbereich kann hierbei ein Intervall zwischen einem unteren zulässigen Betriebsspannungswert und einem oberen zulässigen Betriebsspannungswert sein. Ebenso ist es möglich, lediglich eine untere Grenze für die zulässige Betriebsspannung festzulegen. Ferner ist es möglich, die Überwachungseinrichtung so auszulegen, dass sie nur solche Einbrüche oder Spitzen der Betriebsspannung erkennt, die länger als eine vorgegebene Zeitdauer sind. Dies ist beispielsweise zweckmäßig, wenn der Sensor eine im Wesentlichen analoge Datenaufbereitung umfasst, die kurzzeitige Störungen der Betriebsspannung tolerieren kann. Andererseits kann die Überwachungseinrichtung aber auch ausgelegt sein, um schon sehr kurze Einbrüche oder Spitzen auf der Spannungsversorgung des Sensors zu erkennen, da Digitalschaltungen oft sehr sensibel auf kurze Einbrüche der Versorgungsspannung reagieren.
Weiterhin ist es möglich, dass der Sensor getrennte Betriebsspannungen für einen analogen Schaltungsteil und einen digitalen Schaltungsteil aufweist. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Überwachung der Betriebsspannung an dem jeweiligen Schaltungsteil anzupassen, so dass sichergestellt ist, dass die Überwachungseinrichtung solche Schwankungen der Betriebsspannung(en) des Sensors erkennt, bei denen der Sensor kein zuverlässiges Sensorsignal liefert. Es wird ferner bevorzugt, die Überwachungseinrichtung so auszulegen, dass die Überwachungseinrichtung Störungen auf den Betriebsspannungen des Sensors dann und nur dann erkennt, wenn ein zuverlässiger Betrieb des Sensors nicht mehr sichergestellt ist. Dadurch wird verhindert, dass die Überwachungseinrichtung öfter als unbedingt erforderlich anspricht, ein ungültiges Sensorsignal annimmt und die Weitergabe des Sensorsignals von dem Signaleingang der Halteeinrichtung zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterbindet.
Ferner wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung des Sensors zu überwachen und um die Speichereinrichtung unverzüglich in den ersten Zustand zu versetzen, wenn eine Störung auf der Betriebsspannung des Sensors auftritt, und um die Speichereinrichtung nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors für eine zweite vorbestimmte Zeit in dem ersten Betriebszustand zu halten. Es muss nämlich davon ausgegangen werden, dass ein Sensorsignal sofort nach dem Auftreten der Störung ungültig ist. Somit ist die Überwachungseinrichtung ausgelegt, um zu verhindern, dass ein ungültiges Sensorsignal von dem Signaleingang der Halteeinrichtung zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung weitergegeben wird. Es ist vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung schneller anspricht als die Datenaufbereitungseinrichtung des Sensors ein neues Sensorsignal dem Signaleingang der Halteeinrichtung zur Verfügung stellt. Somit wird sicher verhindert, dass ein unzuverlässiges bzw. ungültiges Sensorsignal an die Halteeinrichtung weitergeleitet wird. Im Übrigen muss auch davon ausgegangen werden, dass nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors der Sensor nicht sofort ein gültiges Sensorsignal liefert. Vielmehr ist meist ein Einschwingen des Sensors oder eine Neu-Initialisierung des Sensors erforderlich. Somit benötigt der Sensor eine gewisse Zeit, bevor er nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung wieder ein zuverlässiges Sensorsignal liefert. Die zweite vorbestimmte Zeit, für die die Überwachungseinrichtung die Speichereinrichtung nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors in dem ersten Betriebszustand hält, ist bevorzugterweise größer als eine Einschwingzeit des Sensors, wobei die Einschwingzeit des Sensors eine Zeitdauer ist, die der Sensor benötigt, bis nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors das Sensorsignal einen stabilen und zuverlässigen Wert erreicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Überwachungseinrichtung eine erste Rücksetzeinrichtung auf, die ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung eines analogen Schaltungsteils des Sensors zu überwachen, und um den analogen Schaltungsteil des Sensors zurückzusetzen, wenn die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils des Sensors eine erste Störungsbedingung erfüllt, wobei die Überwachungseinrichtung ferner ausgelegt ist, um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung sich nicht in dem zweiten Betriebszustand befindet, während die erste Rücksetzeinrichtung den analogen Schaltungsteil des Sensors zurücksetzt. Hierzu ist anzumerken, dass es sich bei dem analogen Schaltungsteil des Sensors beispielsweise um einen Verstärker oder um einen Analog-Digital-Wandler handeln kann. Ferner ist festzuhalten, dass die erste Störungsbedingung erfüllt ist, wenn ein zuverlässiger Betrieb des analogen Schaltungsteils des Sensors aufgrund einer Störung auf einer Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils des Sensors nicht gewährleistet ist. Es hat sich nämlich als vorteilhaft erwiesen, Rücksetzeinrichtungen für den Sensor mit der Überwachungseinrichtung der Halteeinrichtung zu kombinieren. Ein Rücksetzen des Sensors ist nämlich immer dann erforderlich, wenn der Sensor aufgrund einer Störung kein zuverlässiges Sensorsignal mehr liefert. In diesem Fall soll sich die Speichereinrichtung in dem ersten Zustand befinden, in dem eine Aktualisierung des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts unterbunden ist. Somit ist eine getrennte Implementierung einer Rücksetzschaltung für den Sensor und einer Überwachungsschaltung für die Halteeinrichtung nicht nötig. Schließlich wurde auch erkannt, dass eine Weitergabe eines Sensorsignals durch die Speichereinrichtung nicht wünschenswert ist, wenn der Sensor gerade zurückgesetzt wird, auch wenn die für das Rücksetzen verantwortliche Störung bereits beendet ist. Somit bietet die beschriebene Realisierung die Möglichkeit, die gesamte für die Überwachung und Initialisierung des Sensor nötige Schaltungstechnik in einer effizienten Weise auszulegen. Die Rücksetzeinrichtung erfüllt gleichzeitig die Aufgabe, einen zuverlässigen Betrieb des Sensors zu überwachen, den Sensor zurückzusetzen und die Weiterleitung von Sensorsignalen durch die Speicherschaltung zu beeinflussen. Eine Reaktion auf das Vorliegen einer Störung auf der Betriebsspannung des Sensors ist gleichzeitig ein Rücksetzen des Sensors und eine Unterbindung der Weiterleitung von Sensorsignalen durch die Speichereinrichtung.
Da auch der digitale Schaltungsteil des Sensors anfällig gegenüber Störungen auf der Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils ist, wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung eine zweite Rücksetzeinrichtung aufweist, die ausgelegt ist, um die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils des Sensors zu überwachen und den digitalen Schaltungsteil zurückzusetzen, wenn die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils die zweite Störungsbedingung erfüllt. Dabei ist die Überwachungseinrichtung ferner ausgelegt, um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung nicht in den zweiten Betriebszustand befindet, während die zweite Rücksetzeinrichtung den digitalen Schaltungsteil des Sensors zurücksetzt. Die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils erfüllt die zweite Störungsbedingung, wenn aufgrund einer Störung der Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils ein zuverlässiger Betrieb des digitalen Schaltungsteils nicht mehr gewährleistet ist.
Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass es sich bei dem digitalen Schaltungsteil beispielsweise um eine Datenaufbereitungseinrichtung bzw. Datenaufbereitungsschaltung handeln kann, die ausgelegt ist, um Daten von einem Sensorelement aufzubereiten und das bei der Aufbereitung entstehende Sensorsignal an die Halteeinrichtung zu liefern.
Entsprechend den Störungseigenschaften des analogen Schaltungsteils und des digitalen Schaltungsteils wird es bevorzugt, dass die erste Störungsbedingung erfüllt ist, wenn die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils über einem langen Zeitraum zumindest eine kleine Abweichung von einem Sollwert aufweist, und dass die zweite Störungsbedingung erfüllt ist, wenn die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils zumindest über einen kurzen Zeitraum eine große Abweichung von einem Sollwert aufweist.
In anderen Worten, eine von der ersten Rücksetzeinrichtung als zulässig akzeptierte Abweichung der Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils von einem Sollwert für die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils ist kleiner als eine von der zweiten Rücksetzeinrichtung als zulässig akzeptierte Abweichung der Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils von dem Sollwert für die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils. Allerdings ist die erste Rücksetzeinrichtung ausgelegt, um nur auf eine längere Abweichungen der Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils von dem Sollwert hin den analogen Schaltungsteil zurückzusetzen, während die zweite Rücksetzschaltung ausgelegt ist, um den digitalen Schaltungsteil bereits auf deutlich kürzere Abweichungen der Versorgungsspannung des digitalen Schaltungsteils hin zurückzusetzen. Durch eine derart ausgelegte Rücksetzschaltung kann wiederum das Störungsverhalten des digitalen Schaltungsteils und des analogen Schaltungsteils in einfacher Weise nachvollzogen werden, da der digitale Schaltungsteil bereits auf sehr kurze Störungen der Versorgungsspannung des digitalen Schaltungsteils reagiert. Der analoge Schaltungsteil hingegen ist im Wesentlichen empfindlich gegenüber langsamen Schwankungen der Versorgungsspannung des analogen Schaltungsteils, selbst wenn die Schwankungen der Versorgungsspannung des analogen Schaltungsteils nur eine geringe Amplitude aufweisen.
Ferner wird es bevorzugt, die Überwachungseinrichtung so auszulegen, um die Speichereinrichtung nach einer Beendigung des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils und des Rücksetzens des digitalen Schaltungsteils für eine dritte vorbestimmte Zeitdauer in dem ersten Zustand zu halten, so dass eine Aktualisierung des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts unterbunden ist. Es wird nämlich nach dem Rücksetzen des analogen Schaltungsteils des Sensors und des digitalen Schaltungsteils des Sensors eine bestimmte Zeit benötigt, bis der Sensor neu initialisiert bzw. eingeschwungen ist. Während dieses Zeitraums, der auch als Aufstarten des Sensors bezeichnet wird, ist das Sensorsignal nicht zuverlässig und ist somit als ungültig zu betrachten. Die Verzögerung zwischen der Beendigung des Rücksetzens der Schaltungsteile und einem Überführen der Speichereinrichtung in den zweiten Betriebszustand, in dem der Signalwert basierend auf dem Sensorsignal aktualisiert werden kann, verhindert somit, dass in der Speichereinrichtung und somit an dem Ausgang der Halteeinrichtung ungültige Signalwerte anliegen.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Überwachungseinrichtung ferner eine dritte Rücksetzeinrichtung, die ausgelegt ist, um zu erkennen, ob eine langanhaltende Störung bzw. Unterbrechung der Betriebsspannung der Halteeinrichtung oder des Sensors, deren Dauer länger als eine vorbestimmte vierte Zeitdauer ist, vorgelegen hat. Die dritte Rücksetzeinrichtung ist ausgelegt, um den Signalwert der Speichereinrichtung auf den vorbestimmten Vorladewert zu setzen, falls die langanhaltende Störung der Betriebsspannung der Halteeinrichtung oder des Sensors vorgelegen hat. Es wird nämlich davon ausgegangen, dass ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Wert nicht mehr gültig ist, wenn die Betriebsspannung der Halteeinrichtung oder des Sensors für einen Zeitraum, der länger als die vierte vorbestimmte Zeitdauer ist, unterbrochen war. Nach einer langanhaltenden Störung der Betriebsspannung kann nämlich entweder der in der Speichereinrichtung gespeicherte Signalwert stark von dem tatsächlichen Sensorsignal abweichen oder aufgrund einer begrenzten Haltezeit der Speichereinrichtung vollständig verloren sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Speichereinrichtung auf einen Vorladewert zu setzen, der beispielsweise geeignet ist, um einer an den Signalausgang der Halteeinrichtung angeschlossenen weiteren Verarbeitungseinrichtung anzuzeigen, dass an dem Signalausgang der Halteeinrichtung kein gültiger Wert, der einem tatsächlichen Sensorsignal entspricht, anliegt.
Die dritte Rücksetzschaltung kann bevorzugt ein R-C-Glied und einen Schmitt-Trigger, der mit dem R-C-Glied gekoppelt ist, umfassen, wobei das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers das Vorladesignal bildet. Das R-C-Glied wird während eines regulären Betriebs von der Betriebsspannung der Halteeinrichtung bzw. des Sensors aufgeladen. Bei Fehlen der Betriebsspannung der Halteeinrichtung bzw. des Sensors entlädt sich das R-C-Glied mit einer vorbestimmten Zeitkonstante. Aus einer Kenntnis der momentanen Spannung, die nach dem Ende einer Betriebsspannungsunterbrechung der Halteeinrichtung bzw. des Sensors an dem R-C-Glied anliegt, kann also ermittelt werden, wie lange die Betriebsspannungsunterbrechung vorgelegen ist. Der Schaltungsaufwand für eine derartige dritte Rücksetzeinrichtung ist gering.
Weiterhin wird es bevorzugt, wenn die Speichereinrichtung ausgelegt ist, um in einem passiven Grundzustand den Signalwert zu speichern und in einem aktiven Zustand eine Aktualisierung des Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal zu ermöglichen. Ein passiver Grundzustand ist hierbei ein Zustand, der bei Fehlen einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung, der Halteeinrichtung oder des Sensors vorliegt. Der passive Grundzustand wird auch immer dann angenommen, wenn nicht sichergestellt ist, dass das an dem Signaleingang der Halteeinrichtung anliegende Signal gültig ist. In anderen Worten, der Grundzustand ist ein Ruhezustand, der immer dann angenommen wird, wenn nicht durch eine kontrollierte Aktivierung von einem oder mehreren Signalen ein gültiges Sensorsignal angezeigt wird. Somit ist sichergestellt, dass die Speichereinrichtung nicht unbeabsichtigt mit dem Sensorsignal aktualisiert wird, sondern nur genau dann, wenn sie sich in einem (aktiv herbeigeführten) aktiven Zustand befindet. Hierbei ist es freilich vorteilhaft, wenn sichergestellt ist, dass ein aktiver Zustand nicht unbeabsichtigt auftreten kann. Dies kann erreicht werden, indem dafür Sorge getragen wird, dass nach einem Einschalten der Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zunächst automatisch der passive Grundzustand angenommen wird, in dem eine Aktualisierung des Signalwerts unterbunden ist.
Mit anderen Worten, es wird bevorzugt, dass die Speichereinrichtung ausgelegt ist, um den passiven Grundzustand anzunehmen, wenn die Versorgungsspannung der Speichereinrichtung eine vorgegebene Mindestspannung unterschreitet.
Weiterhin wird es bevorzugt, dass die Speichereinrichtung ein analoges Halteglied ist, das einen Kondensator umfasst, der in dem passiven Grundzustand von dem Signaleingang abgekoppelt ist. Eine Ausführung der Speichereinrichtung als analoges Halteglied ist besonders einfach realisierbar und ist besonders vorteilhaft, wenn der Sensor an dem Signaleingang der Halteeinrichtung ein analoges Sensorsignal liefert. Im Übrigen ist ein Kondensator in der Lage, auch ohne das Vorliegen einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung seine Ladung zu speichern und somit den Signalwert unabhängig von der Versorgungsspannung über einen gewissen Zeitraum nahezu unverändert beizubehalten. Außerdem ist ein Kondensator vergleichsweise einfach realisierbar. Aber auch andere dem Stand der Technik entsprechende Halteglieder, oft auch „Sample and Hold” Elemente genannt, die die Eigenschaft besitzen, ohne Versorgungsspannung einen eingespeicherten Wert über einen gewissen Zeitraum fehlerfrei oder nahezu fehlerfrei zu halten, können zum Einsatz kommen.
In anderen Fällen, in denen das von dem Sensor an den Signaleingang der Halteeinrichtung gelieferte Sensorsignal ein digitales Signal ist, wird es bevorzugt, dass die Speichereinrichtung ein digitales Halteglied ist, das in dem passiven Grundzustand von dem Signaleingang abgekoppelt ist. Ein digitales Halteglied ist geeignet, um einen Signalwert eines digitalen Sensorsignals speichern zu können. Auch die Realisierung einer digitalen Halteeinrichtung ist mit geringem Aufwand möglich, wobei wiederum die Ladungsspeicherung in Kapazitäten, die in der digitalen Halteeinrichtung auftreten, ausgenutzt werden kann.
Entsprechend lässt sich allgemein festhalten, dass die Speichereinrichtung bevorzugterweise mindestens einen elektrischen Ladungsspeicher umfasst, der in dem passiven Grundzustand über mindestens eine geöffnete Schalteinrichtung von dem Signaleingang abgekoppelt ist, und der in dem aktiven zweiten Zustand mit dem Signaleingang gekoppelt werden kann.
Weiterhin wird es bevorzugt, dass die Speichereinrichtung ausgelegt ist, um in dem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal zu aktualisieren, wenn der Sensor durch ein Übernahmesignal ein Vorliegen eines neuen Signalwerts des Sensorsignals anzeigt. In anderen Worten, wenn sich die Speichereinrichtung in dem zweiten Zustand befindet, wird das Sensorsignal nicht kontinuierlich übernommen, sondern erst auf ein von dem Sensor geliefertes Übernahmesignal hin. Dies ist zweckmäßig, da eine Vielzahl von Sensoren ein zeitdiskretes Sensorsignal liefern, das nur zu bestimmten Übernahmezeitpunkten übernommen werden kann. Somit ermöglicht es die Verwendung eines Übernahmesignals, die Speichereinrichtung mit dem Sensor zu koordinieren.
Schließlich wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung ausgelegt ist, um bei Vorliegen eines ungültigen Sensorsignals an dem Signaleingang die Speichereinrichtung so schnell in den ersten Zustand zu bringen, dass das ungültige Sensorsignal nicht in die Speichereinrichtung übernommen wird. Beispielsweise ist es vorteilhaft, dass die Überwachungseinrichtung die Speichereinrichtung in den ersten Zustand versetzt, bevor die Speichereinrichtung ein aktives Übernahmesignal von dem Sensor empfängt. Die Überwachungseinrichtung sollte also bevorzugt so schnell arbeiten, dass ein ungültiges Sensorsignal innerhalb einer Zeitdauer, die kürzer ist als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinander folgenden Übernahmesignalen, erkannt werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass die Speichereinrichtung nur mit einem gültigen Sensorsignal aktualisiert wird.
Ferner wird es bevorzugt, dass die Halteeinrichtung ausgelegt ist, um den in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwert an eine Signalaufbereitungseinrichtung des Sensors auszugeben, um eine beschleunigte Initialisierung des Sensors nach einer Störung zu ermöglichen. Hierbei ist die Signalaufbereitungseinrichtung in dem Sensor bevorzugt ausgelegt, um den Signalwert von der Halteeinrichtung zu empfangen und für eine Initialisierung des Sensors zu verwenden. Beispielsweise kann der von der Halteeinrichtung gelieferte Signalwert bei einer Neu-Initialisierung (Rücksetzung bzw. Reset) der Signalaufbereitungseinrichtung (bzw. Datenaufbereitung) verwendet werden.
Der von der Halteeinrichtung gelieferte Signalwert kann beispielsweise einem oder mehreren Registern eines digitalen Filters als Anfangswert zugeführt werden, um das Einschwingverhalten des digitalen Filters zu beschleunigen. In ähnlicher Weise kann der Signalwert von der Halteeinrichtung beispielsweise einer Skalierungseinrichtung des Sensors zugeführt werden, wodurch die Skalierungseinrichtung innerhalb kurzer Zeit eine geeignete Skalierung ermitteln kann. Die Zuführung des Signalwerts von der Halteeinrichtung zu der Signalaufbereitungseinrichtung des Sensors ist besonders vorteilhaft nach einer kurzen Störung der Betriebsspannung des Sensors, durch die eine Neuinitialisierung des Sensors nötig gemacht wird. Durch die Verwendung des in der Halteeinrichtung auch während eines Spannungseinbruchs gespeicherten Signalwerts muss die Signalaufbereitungseinrichtung des Sensors erfindungsgemäßer Weise nicht mehr mit willkürlichen Anfangswerten initialisiert werden, sondern es können Werte verwendet werden, die auf dem letzten gültigen Signalwert des Sensorsignals beruhen.
Wird angenommen, dass während der Störung der Versorgungsspannung des Sensors sich das von dem Sensorelement gelieferte elektrische Signal nur geringfügig verändert hat, so kann die Signalaufbereitungseinrichtung unter Verwendung des in der Halteeinrichtung gespeicherten Signalwerts mit Anfangswerten initialisiert werden, die nahe bei tatsächlichen Werten, die ohne das Vorliegen einer Störung auf der Versorgungsspannung vorhanden wären, sind. Damit wird die Einschwingzeit des Sensors bzw. der Signalaufbereitungseinrichtung des Sensors gegenüber einem Einschwingen ausgehend von einmal willkürlich festgesetzten Anfangswerten drastisch beschleunigt.
Der von der Halteeinrichtung an die Signalaufbereitungseinrichtung des Sensors gelieferte Signalwert kann in analoger oder digitaler Form vorliegen, je nachdem, ob die Signalaufbereitungseinrichtung eine analoge oder eine digitale Signalaufbereitungseinrichtung ist.
Die vorstehend beschriebenen Abläufe können auch als Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals aufgefasst werden. Das Weiterleiten des Sensorsignals erfolgt unter Verwendung einer Speichereinrichtung, die ausgelegt ist, um einen Signalwert für einen Zeitraum, der länger ist als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von der Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Empfangen eines Sensorsignals von einem Sensor, ein Überprüfen, ob das Sensorsignal gültig ist, ein Aktualisieren des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal, nur wenn sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist, und ein Ausgeben des in der Speichereinrichtung gespeicherten Sensorsignals. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet also, dass das Sensorsignal nur dann in die Speichereinrichtung übernommen wird, wenn das Sensorsignal gültig ist. Daher steht an einem Ausgang der Speichereinrichtung bevorzugterweise stets ein gültiger Signalwert an. Liefert der Sensor ein ungültiges Sensorsignal, so hält die Speichereinrichtung den letzten gültigen Signalwert und übernimmt erst dann wieder Signalwerte von dem Sensorsignal, wenn sichergestellt ist, dass das Sensorsignal gültig ist. Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind identisch mit den Vorteilen der schon oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung und werden daher hier nicht noch einmal erläutert. Vielmehr wird auf die obige Darstellung verwiesen.
Ferner wird es bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Computerprogramms zu realisieren, das in einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden kann. Die Schritte des Computerprogramms und die entsprechenden Vorteile entsprechen wiederum denen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3a eine schematische Darstellung einer analogen Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
3b ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer analogen Halteeinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
4a eine schematische Darstellung einer digitalen Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
4b ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer digitalen Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
5 eine beispielhafte graphische Darstellung von an einem Signalausgang einer erfindungsgemäßen Halteschaltung als Antwort auf eine Störung der Spannungsversorgung anliegenden Ausgangsdaten;
6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ein Blockschaltbild eines Messaufbaus zum Test eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
8a eine graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
8b eine graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
9 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ein Schema eines Datenerfassungssystems gemäß dem Stand der Technik;
11 eine schematische Darstellung eines einfachen Sensorsystems mit drei Anschlüssen; und
12 eine graphische Darstellung von Ausgangsdaten von beispielhaften Sensorsignalen gemäß dem Stand der Technik als Antwort auf eine Störung der Spannungsversorgung.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in 1 gezeigte Sensorsystem ist in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnet. Das Sensorsystem 100 umfasst einen Sensor 110 sowie eine Halteeinrichtung 112. Die Halteeinrichtung weist einen Signaleingang 120 auf, der ein von dem Sensor 110 geliefertes Sensorsignal 122 empfängt. Die Halteeinrichtung 112 weist ferner einen Signalausgang 124 auf, der beispielsweise mit einer weiteren übergeordneten Signalverarbeitungseinrichtung gekoppelt sein kann. Die Halteeinrichtung 112 umfasst ferner eine Speichereinrichtung 130 sowie eine Überwachungseinrichtung 132. Die Speichereinrichtung 130 ist mit dem Signaleingang 120 und mit dem Signalausgang 124 gekoppelt. Die Speichereinrichtung 130 ist ferner mit der Überwachungseinrichtung 132 gekoppelt, wobei die Überwachungseinrichtung 132 den Zustand der Speichereinrichtung 130 festlegen kann. Die Überwachungseinrichtung 132 führt somit der Speichereinrichtung 130 ein Steuersignal 134 zu. Ferner ist die Überwachungseinrichtung 132 ausgelegt, um Überwachungsinformationen 136 von dem Sensor 110 zu erhalten, die der Überwachungseinrichtung 132 eine Aussage ermöglichen, ob das von dem Sensor 110 gelieferte Sensorsignal 120 gültig ist.
Basierend auf der strukturellen Beschreibung wird im Folgenden die Funktionsweise des gezeigten Sensorsystems 100 näher erläutert. Die Speichereinrichtung 130 ist ausgelegt, um in dem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, und um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal 122 zu aktualisieren. Ferner ist die Speichereinrichtung 130 ausgelegt, um den gespeicherten Signalwert an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung 112 bereitzustellen. Weiterhin ist die Speichereinrichtung 130 so ausgelegt, dass sie den Signalwert für einen vorgegebenen Zeitraum unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung speichern kann. Ein Versorgungsspannungsanschluss der Speichereinrichtung 130 ist hierbei mit 140 bezeichnet, während ein Bezugspotentialanschluss der Speichereinrichtung 130 mit 142 bezeichnet ist.
Die Überwachungseinrichtung 132 ist ausgelegt, um zu bestimmen, ob das von dem Sensor 110 gelieferte Sensorsignal 122 gültig ist. Zu diesem Zweck empfängt die Überwachungseinrichtung 132 eine Überwachungsinformation 136 von dem Sensor 110. Die Überwachungseinrichtung 132 ist konfiguriert, um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung sich nur dann in dem zweiten Zustand, in dem eine Aktualisierung des gespeicherten Signalwerts möglich ist, befindet, wenn die Überwachungseinrichtung 132 erkennt, dass das Sensorsignal 122 an dem Signaleingang 120 gültig ist.
Es ist hierbei anzumerken, dass sich das Steuersignal 134 bevorzugt in einem passiven Grundzustand befindet, solange die Überwachungseinrichtung nicht zuverlässig festgestellt hat, dass das Sensorsignal 122 gültig ist. In diesem Fall speichert die Speichereinrichtung 130 den vorliegenden Signalwert und aktualisiert diesen nicht. Erst wenn die Überwachungseinrichtung durch ein aktives Steuersignal 134 der Speichereinrichtung 130 anzeigt, dass das an dem Signaleingang 120 anliegende Sensorsignal 122 gültig ist, erlaubt die Speichereinrichtung 130 die Aktualisierung des in ihr gespeicherten Signalwerts. Steuersignale, wie das Gültigkeitssignal 134, können neben dem Ausgangssignal 124 ebenso bei Bedarf an angeschlossene oder übergeordnete Einrichtungen weitergegeben werden, um Zustandsinformationen zur Aktualität des Ausgangssignals 124 oder des Eingangssignals 122 oder der Zustände von überwachten Komponenten des Sensors mitzuteilen.
Der in der Speichereinrichtung 130 gespeicherte Signalwert kann jederzeit an dem Signalausgang 124 ausgegeben werden, solange sichergestellt ist, dass die Versorgungsspannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 anliegt.
Fällt beispielsweise aus einem laufenden Betrieb des Sensors 110 heraus eine Versorgungsspannung 150 des Sensors aus, so liefert der Sensor kein zuverlässiges Sensorsignal 122 mehr. In diesem Fall erkennt die Überwachungseinrichtung 132 aufgrund der Überwachungsinformationen 136, dass das von dem Sensor 110 gelieferte Sensorsignal 122 ungültig ist. Die Überwachungseinrichtung 132 schaltet dann die Speichereinrichtung 130 unverzüglich durch das Steuersignal 134 in den ersten Betriebszustand, in dem die Speichereinrichtung 130 den gespeicherten Signalwert beibehält, aber eine Aktualisierung des gespeicherten Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal 122 nicht erlaubt bzw. unterbindet. Somit wird an dem Signalausgang 124 konstant der in der Speichereinrichtung 130 gespeicherte Signalwert ausgegeben während die Speichereinrichtung 130 sich in dem ersten Betriebszustand befindet. Es ist hierbei im Übrigen anzumerken, dass an dem Signalausgang 124 kein Signalwert ausgegeben werden kann, solange die Versorgungsspannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 gestört ist. Sobald allerdings die Versorgungsspannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 wieder anliegt, gibt diese sofort wieder den zuletzt eingespeicherten Signalwert an dem Signalausgang 124 aus.
Der Sensor 110 hingegen benötigt eine bestimmte Zeit, um nach Wiederherstellung der Versorgungsspannung 150 des Sensors 110 wieder ein korrektes Sensorsignal 122 zu liefern. Beispielsweise muss der Sensor 110 nach einer Störung der Versorgungsspannung 150 des Sensors 110 neu initialisiert werden. Dies bringt typischerweise ein Aufstarten des Sensorsignals 122 bzw. einen Einschwingvorgang des Sensorsignals 122 mit sich. Die Überwachungseinrichtung 132 aber erkennt aufgrund der Überwachungsinformation 136, ob das Sensorsignal 122 gültig ist. Beispielsweise kann die Überwachungseinrichtung 132 eine Störung der Versorgungsspannung 150 des Sensors 110 detektieren und ferner berücksichtigen, dass der Sensor 110 nach Beendigung der Störung der Versorgungsspannung 150 eine bestimmte Zeit benötigt, um wieder ein gültiges Sensorsignal 122 zu liefern. Während des genannten Zeitraums, während dessen der Sensor 110 nach einer Störung seiner Versorgungsspannung 150 eine Neu-Initialisierung bzw. ein Aufstarten durchführt, stellt die Überwachungseinrichtung 132 sicher, dass die Speichereinrichtung 130 sich in dem ersten Zustand befindet und daher den gespeicherten Signalwert nicht mit dem Sensorsignal 122 aktualisiert. Erst wenn die Überwachungseinrichtung 132 sicher feststellt, dass ein zuverlässiges und damit gültiges Sensorsignal 122 an dem Signaleingang 120 der Halteeinrichtung 112 vorliegt, erlaubt die Überwachungseinrichtung 132 über das Steuersignal 134 der Speichereinrichtung 130, in den zweiten Betriebszustand zurückzukehren, in dem die in der Speichereinrichtung 130 gespeicherten Signalwerte mit dem an dem Signaleingang 120 anliegenden Sensorsignal 122 des Sensors 110 aktualisiert werden.
Somit wird an dem Signalausgang 124 während einer Störung des Sensors 110, also beispielsweise während einer Störung der Versorgungsspannung 150 des Sensors 110, ein konstanter Signalwert ausgegeben, der auf dem letzten gültigen Sensorsignal basiert bzw. das letzte gültige Sensorsignal darstellt. Erst wenn die Überwachungseinrichtung 132 feststellt, dass das Sensorsignal 122 nach einer Störung des Sensors 110 wieder gültig ist, wird der in der Speichereinrichtung 130 gespeicherte Signalwert wieder mit dem Sensorsignal 122 aktualisiert und somit das Sensorsignal 122 an den Signalausgang 124 weitergeleitet.
Während einer Störung des Sensors, also während der Zeit, während der das Sensorsignal 122 ungültig ist, wird somit an dem Signalausgang ein Signalwert ausgegeben, der auf dem letzten gültigen Sensorsignal basiert. Dies gilt auch dann, wenn die Störung des Sensors durch einen Einbruch der Versorgungsspannung 150 des Sensors hervorgerufen wurde, und ferner auch dann, wenn eine Versorgungsspannung and dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 eine Störung aufgewiesen hat. Die Speichereinrichtung 130 ist nämlich ausgelegt, um den gespeicherten Signalwert für eine bestimmte Zeit auch unabhängig von der Versorgungsspannung 140 der Speichereinrichtung beizubehalten bzw. zu speichern. Somit ist durch die erfindungsgemäße Halteeinrichtung sichergestellt, dass auch nach einer kurzen Störung der Versorgungsspannung des Sensors bzw. der Speichereinrichtung an dem Signalausgang 124 ein Signalwert anliegt, der dem letzten gültigen Signalwert des Sensorsignals 122 entspricht. Eine Störung der Versorgungsspannung 150 des Sensors ist somit an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung nicht sichtbar. Ändert sich das Messsignal während der Störung des Sensors 110 nur minimal, so liegt an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung stets ein korrekter Signalwert an, abgesehen von den Zeitpunkten, zu denen auch die Versorgungsspannung and dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 eine Störung aufweist. Ein Einschwingvorgang bzw. Aufstartvorgang bzw. eine Neuinitialisierung des Sensors 110 und die damit verbundenen unerwünschten Signalverläufe des Sensorsignals 122 bleiben an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung verborgen.
Es sollte hierbei angemerkt werden, dass es sich bei dem Sensor 110 um einen beliebigen Sensor handeln kann. Der Sensor 110 kann ein Sensorelement umfassen, das Sensorelement kann jedoch auch genauso gut ein externes Sensorelement haben. Bevorzugterweise umfasst der Sensor eine Schaltungsanordnung zur Datenaufbereitung, die als analoge oder digitale Schaltung ausgeführt sein kann. Der Sensor kann ferner eine Schnittstelle umfassen, um das Sensorsignal 122 bereitzustellen. Das Sensorsignal 122 kann wiederum als analoges oder digitalisiertes Signal vorliegen.
Dementsprechend kann auch die Speichereinrichtung eine analoge Speichereinrichtung oder eine digitale Speichereinrichtung sein. Das an dem Signalausgang 124 anliegende Signal kann ebenso ein analoges oder ein digitales Signal sein.
Schließlich kann die Überwachungseinrichtung 132 die Gültigkeit des Sensorsignals 122 auf beliebige Art überwachen. Eine mögliche Realisierungsform ist die Überwachung der mindestens einen Versorgungsspannung 150 des Sensors 110. Es ist jedoch auch möglich, dass die Überwachungseinrichtung 132 beispielsweise aus den Eigenschaften des Sensorsignals 122 selbst eine Schlussfolgerung trifft, ob das Sensorsignal 122 gültig ist. Beispielsweise kann eine sehr schnelle zeitliche Veränderung, die schneller als eine in einem ordnungsgemäßen Betrieb auftretende zeitliche Verzögerung ist, darauf hindeuten, dass das Sensorsignal 122 ungültig ist. Ferner können auch Oszillationen auf dem Sensorsignal 122 ein Indiz dafür sein, dass das Sensorsignal 122 ungültig ist, weil der Sensor 110 gerade einer Störung oder einem Einschwingvorgang unterliegt. In all diesen Fällen kann die Überwachungseinrichtung 132 die Speichereinrichtung 130 in den ersten Zustand bringen, in dem eine Aktualisierung des in der Speichereinrichtung 130 gespeicherten Signalwerts unterbunden ist.
Wie anhand des Sensorsystems 100 gezeigt, ist es die grundsätzliche Idee der vorliegenden Erfindung, Fehlerzustände, in denen definitionsgemäß das Sensorsignal 122 ungültig ist, unabhängig von einer Datenaufbereitung in dem Sensor (auch als Sensorverarbeitung bezeichnet) oder innerhalb der Datenaufbereitung in dem Sensor (auch als Sensorverarbeitung bezeichnet) zu erkennen und eine Datenweitergabe von Messdaten (also des Sensorsignals 122) an eine Schnittstelle (die beispielsweise an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung 112 angeschlossen sein kann) im Fehlerfall zu unterbrechen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die letzten gültigen Daten des Sensorsignals, also die Daten des Sensorsignals vor dem Auftreten des Fehlerzustands bzw. Fehlerfalls (auch kurz als Fehler bezeichnet), gehalten werden. Eine Freigabe der Datenweitergabe erfolgt erst dann wieder, wenn der Fehlerzustand bzw. Fehlerfall verlassen wurde und das System bzw. Sensorsystem wieder stabil arbeitet, wenn also das Sensorsignal 122 definitionsgemäß wieder gültig ist.
Das beschriebene Vorgehen ist beispielsweise in Messanordnungen, in denen die Messgröße im Vergleich zu einem zu unterdrückenden Startverhalten (des Sensors) langsam ist, vorteilhaft. In anderen Worten, ändert sich die Messgröße während eines Aufstartens bzw. während einer Neu-Initialisierung des Sensors 110 (bzw. einer in dem Sensor enthaltenen Datenaufbereitungsanordnung) nur geringfügig, so liegt an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung 112 zu jedem Zeitpunkt in Signal an, das sich von einem korrekten Signal, wie es bei einem ungestörten Betrieb des Sensors 110 auftreten würde, nur geringfügig unterscheidet. Dies gilt auch dann, wenn der Sensor 110 aufgrund einer Störung, beispielsweise aufgrund einer Störung seiner Versorgungsspannung 150, neu aufstarten muss (bzw. eine Neu-Initialisierung durchführen muss).
Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 112 muss ferner lediglich das Element zum Halten eines letzten (gültigen) Datums (bzw. Signalwerts) störsicher implementiert werden. Alle Untersuchungen und Beobachtungen während des Störfalls (also während der Sensor 110 und damit das Sensorsignal 122 gestört sind) können auf das Element zum Halten des letzten (gültigen) Datums konzentriert werden. Bei dem Sensorsystem 100 ist das Element zum Halten des letzten gültigen Datums beispielsweise ein Teil der Speichereinrichtung 130 bzw. die gesamte Speichereinrichtung 130.
Eine Überwachung des gezeigten Sensorsystems 100 kann erfindungsgemäßer Weise ebenso komplett unabhängig von dem Sensor 110 durchgeführt werden und beliebige Größen des Sensorsystems 100 in Betracht ziehen.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in 2 gezeigte Sensorsystem ist in seiner Gesamtheit mit 200 bezeichnet. Das Sensorsystem 200 ist hierbei ausgelegt, um einen Prozess 210 zu überwachen. Ein Sensorelement 212 ist ausgelegt, um eine Messgröße 214, die im dem Prozess 210 auftritt, zu erfassen. Das Sensorelement 220 liefert basierend auf der Messgröße 214 eine elektrische Größe oder mehrere elektrische Größen, die mit 222 bezeichnet sind, an eine Datenaufbereitung 230. Die Datenaufbereitung 230 liefert aufbereitete Messdaten 234 an ein Halteelement 240. Ferner liefert die Datenaufbereitung 230 über eine Schalteinrichtung 244 ein Übernahmesignal 248 an das Halteelement 240. Das Halteelement 240 wiederum liefert gehaltene Messdaten 250 an eine Schnittstelle 254. Die Schnittstelle 254 leitet die gehaltenen Messdaten 250 an eine hier nicht gezeigte Weiterverarbeitungseinrichtung zur Weiterverarbeitung weiter, wobei die Weiterleitung hier mit 258 angedeutet ist. Die Schalteinrichtung 244, die das von der Datenaufbereitung 230 an das Halteelement 240 gelieferte Übernahmesignal 248 weiterleiten oder unterbrechen kann, wird von einer Betriebsüberwachung 270 angesteuert. Die Betriebsüberwachung 270 überwacht den Prozess 210, das Sensorelement 220 und die Datenaufbereitung 230, was durch die Pfeile 274 angedeutet ist. Die Betriebsüberwachung 270 liefert also ein Steuersignal 278 an die Schalteinrichtung 244.
Es wird darauf hingewiesen, dass die aufbereiteten Messdaten 234 im Folgenden auch als Sensorsignal bezeichnet werden. Das Halteelement 240 stellt ferner eine Speichereinrichtung dar. Die Betriebsüberwachung 270 kann auch als Überwachungseinrichtung bezeichnet werden. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass das Halteelement (Speichereinrichtung) 240 zusammen mit der Schalteinrichtung 244 und der Betriebsüberwachung (Überwachungseinrichtung) 270 eine Halteeinrichtung bildet.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine Kombination bestehend aus dem Sensorelement 220 und der Datenaufbereitung 230 einen Sensor bildet.
Das in 2 gezeigte Sensorsystem 200 realisiert den Kerngedanken der vorliegenden Erfindung. Das Sensorsystem 200 ist gegenüber dem in 10 gezeigten Datenerfassungssystem 1000 gemäß dem Stand der Technik um das Halteelement (bzw. Speichereinrichtung) 240 ergänzt. Die Speichereinrichtung 240 wird von der Datenaufbereitung 230 (Datenaufbereitungsblock) angesteuert, wobei die Datenaufbereitung 230 über die Schalteinrichtung 244 das Übernahmesignal 248 an die Speichereinrichtung 240 liefert. Die Speichereinrichtung 240 übernimmt ein von der Datenaufbereitung 230 geliefertes Sensorsignal 234 (aufbereitete Messdaten), wenn das Übernahmesignal 248 anzeigt, dass das Sensorsignal 234 übernommen werden kann. In anderen Worten, das Übernahmesignal 248 kann als „Datum-Gültig-Signal” aufgefasst werden, wobei das Übernahmesignal 248 allerdings lediglich das Vorliegen eines neuen Sensorsignals anzeigt aber keine Aussage über die Zuverlässigkeit des Sensorsignal erlaubt. Somit übernimmt die Speichereinrichtung 240 neue Daten, beispielsweise einen neuen Signalwert, definiert nach der Datenaufbereitung und hält die entsprechenden Daten bzw. den entsprechenden Signalwert. Die Überwachungseinrichtung 270 (Betriebsüberwachung) kann diesen Vorgang, also die Übernahme von Daten bzw. Signalwerten von der Datenaufbereitung 230 durch das Halteelement 240, unterbinden. Zu diesem Zweck kann die Überwachungseinrichtung 270 das Steuersignal 278, das der Schalteinrichtung 244 zugeführt wird, verwenden. Das Steuersignal 278 kann somit als „System-bereit-Signal” aufgefasst werden.
In anderen Worten, die Überwachungseinrichtung 270 ist ausgelegt, um das Steuersignal 278 so anzusteuern, dass eine Übernahme von Daten durch die Speichereinrichtung nur dann möglich ist, wenn die Überwachungseinrichtung 270 erkannt hat, dass das Sensorsignal 234 gültig ist. Die Schalteinrichtung 244 ist somit in einem passiven Grundzustand geöffnet, wodurch eine Übernahme von Daten durch die Speichereinrichtung 240 unterbrochen ist. Nur in einem aktiven Zustand ist die Schalteinrichtung 244 geschlossen, so dass eine Übernahme von Daten bzw. des Sensorsignals 234 in die Speichereinrichtung 240 möglich ist. Die Übernahme der aufbereiteten Messdaten, also des Sensorsignals 234, in die Speichereinrichtung 240 erfolgt, wenn die Datenaufbereitung 230 zusätzlich das Übernahmesignal 248 aktiviert.
Die Überwachungseinrichtung 270 kann ausgelegt sein, um den Prozess 210 und/oder das Sensorelement 220 und/oder die Datenaufbereitung 230 zu überwachen. Es wird beispielsweise bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung 270 mindestens eine Versorgungsspannung der Datenaufbereitung 230 und/oder des Sensorelements 220 überwacht. Weiterhin ist die Überwachungseinrichtung 270 bevorzugt so konfiguriert, dass sie die Übernahme des Sensorsignals 234 in die Speichereinrichtung 240 (beispielsweise durch Öffnen der Schalteinrichtung 244) unterbindet, sobald die Überwachungseinrichtung 270 eine Störung auf einer Versorgungsspannung der Datenaufbereitung 230 und/oder des Sensorelements 220 feststellt.
Es sei hier betont, dass die Speichereinrichtung 250 bevorzugt in einem (passiven) Grundzustand einen in der Speichereinrichtung 240 gespeicherten Signalwert (bzw. eine in der Speichereinrichtung 240 gespeicherte Messgröße) hält. Erst durch eine eindeutige Aktivierung eines Signals übernimmt die Speichereinrichtung (Halteelement) 240 den neuen Signalwert bzw. ein neues Datum (basierend auf dem Sensorsignal 234). Ferner kann die Speichereinrichtung 240 eine Vorrichtung zur Vorladung des in der Speichereinrichtung 240 gespeicherten Signalwerts (bzw. Datums) umfassen. Diese Vorrichtung zur Vorladung des Signalwerts kann beispielsweise bei einem erstmaligen Start, auch als „Power-on-Reset” bezeichnet, aktiviert werden, und ausgelegt sein, um die Speichereinrichtung auf einen vorgegebenen Wert zu setzen.
Ferner ist die Überwachungseinrichtung 270 (Betriebsüberwachung) ausgelegt, um im Fehlerfall (d. h. falls das Sensorsignal 234 ungültig ist) sofort eine Datenaktualisierungsleitung zu sperren. Die Datenaktualisierungsleitung ist in dem Beispiel 200 beispielsweise diejenige Leitung, die das Übernahmesignal 248 von der Datenaufbereitung 230 zu der Speichereinrichtung 240 führt. Die Sperrung der Datenaktualisierungsleitung erfolgt entsprechend durch öffnen der Schalteinrichtung 244. Folglich ist in dem passiven Zustand eine Sperre aktiv, d. h. die Datenaktualisierungsleitung ist gesperrt und das Übernahmesignal 248 wird nicht an die Speichereinrichtung 240 weitergeleitet. Die Schalteinrichtung 244 ist geöffnet. Nur bei einem fehlerfreien Betrieb wird die Sperre inaktiv, d. h. nur bei einem fehlerfreien Betrieb ermöglicht die Überwachungseinrichtung 270 eine Weiterleitung des Übernahmesignals 248 von der Datenaufbereitung 230 zu der Speichereinrichtung 240. In anderen Worten, nur wenn die Überwachungseinrichtung 270 einen fehlerfreien Betrieb erkennt, ist die Schalteinrichtung 244 geschlossen. Eine Freigabe der Datenaktualisierungsleitung kann bevorzugterweise nach Beendigung des Fehlerfalls verzögert erfolgen, damit ein Startverhalten des Sensorelements 220 bzw. der Datenaufbereitung 230 nicht an die Schnittstelle 254 weitergegeben wird. In anderen Worten, die Freigabe der Datenaktualisierungsleitung erfolgt verzögert, um ein Startverhalten sicher zu unterbinden. In anderen Worten, das Übernahmesignal 248 wird erst mit einer gewissen Verzögerung nach der Beendigung eines Fehlerfalls wieder zu der Speichereinrichtung 240 durchgeschaltet, die Schalteinrichtung 244 wird erst mit einer gewissen Verzögerung nach der Beendigung eines Fehlerfalls wieder geschlossen.
Ferner kann eine Freigabe der Datenaktualisierungsleitung auch über eine Größe der Datenaufbereitung 230 erfolgen. In anderen Worten, die Datenaufbereitung 230 selbst kann feststellen, ob das von ihr gelieferte Sensorsignal 234 (aufbereitete Messdaten) gültig ist. Wenn die Datenaufbereitung 230 erkennt, dass das Sensorsignal 234 gültig ist, kann die Datenaufbereitung selbst veranlassen, dass die Schalteinrichtung 244 geschlossen wird, wodurch die Speichereinrichtung 240 auf ein Übernahmesignal 248 hin den in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwert basierend auf dem Sensorsignal 234 aktualisiert.
In einem Fehlerfall hingegen wird allerdings die Sperre sofort wieder aktiviert, wodurch eine Aktualisierung der Speichereinrichtung 240 (Halteglied) sicher unterbunden wird.
Das Sensorsystem 200 kann in einem weiten Bereich variiert werden. So ist es beispielsweise möglich, dass das Sensorsignal 234 (aufbereitete Messdaten) ein analoges und zeitkontinuierliches Signal ist. In diesem Fall kann die Speichereinrichtung 240 eine analoge Speichereinrichtung sein. Die Datenaufbereitung 230 erzeugt in diesem Fall allerdings möglicherweise kein Übernahmesignal 248. Ein Übernahmesignal ist nämlich beispielsweise entbehrlich, wenn das Sensorsignal 234 zeitkontinuierlich ist. Dennoch wird auch in diesem Fall eine Datenaktualisierung in der Speichereinrichtung 240 durch eine geeignete Einrichtung (beispielsweise eine Schalteinrichtung) unterbunden, solange die Überwachungseinrichtung 270 nicht festgestellt hat, dass das von der Datenaufbereitung 230 gelieferte Sensorsignal 234 gültig ist. In anderen Worten, anstelle der gezeigten zeitdiskreten Aktualisierung von in der Speichereinrichtung 240 gespeicherten Signalwerten kann eine zeitkontinuierliche Datenaktualisierung treten, die allerdings von der Überwachungseinrichtung 240 unterbrochen werden kann.
Ferner kann die Schnittstelle 250 entfallen. Es ist lediglich bevorzugter Weise zu gewährleisten, dass ein in der Speichereinrichtung 240 gespeicherter Signalwert zuverlässig zu einer Weiterverarbeitung weitergegeben werden kann.
Die Überwachungseinrichtung 270 (Betriebsüberwachung) kann ausgelegt sein, um lediglich die Datenaufbereitung 230, lediglich das Sensorelement 220 oder lediglich den Prozess 210 zu überwachen. Ferner kann die Überwachungseinrichtung 270 auch eine beliebige Kombination der Datenaufbereitung 230, des Sensorelements 220 und des Prozesses 210 überwachen. Ferner können andere Größen in die Überwachungseinrichtung 270 eingehen. So ist es auch möglich, dass die Überwachungseinrichtung 270 die Funktion der Speichereinrichtung 240 selbst überwacht.
Die Überwachungseinrichtung 270 kann ferner ausgelegt sein, um die Speichereinrichtung 240 auf einen vorgegebenen Vorladewert vorzuladen, wenn die Überwachungseinrichtung 270 einen langanhaltenden Ausfall der Stromversorgung erkennt, dessen Dauer länger als eine vorgegebene Zeitdauer ist. Ferner kann die Überwachungseinrichtung 240 die Speichereinrichtung 240 auch auf einen zweiten vorgegebenen Vorladewert vorladen, wenn sie einen schwerwiegenden und nicht nur vorübergehenden Fehler erkennt.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die in 3a gezeigte analoge Speichereinrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit 300 bezeichnet. Die analoge Speichereinrichtung 300 kann auch als „Latch” bezeichnet werden. 3b zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines analogen Halteglieds 300. Das analoge Halteglied 300 weist einen analogen Eingang 310 sowie einen analogen Ausgang 320 auf. Ferner weist die analoge Speichereinrichtung 300 einen Abtasteingang („Sample”) auf, der mit 330 bezeichnet ist. Im Übrigen sei hier darauf hingewiesen, dass gleiche Bezugszeichen in den 3a und 3b gleiche Einrichtungen bezeichnen.
Die 3b beschreibt, wie die analoge Speichereinrichtung 300 (auch als analoges Halteglied bezeichnet) durch eine analoge „Sample-and-Hold”-Schaltung realisiert werden kann. Eine derartige „Sample-and-Hold”-Schaltung umfasst einen Schalter 340, über den eine Kapazität 342 mit dem analogen Eingang 310 verbunden werden kann. Der Schalter 340 dient also dazu, die Kapazität 342 auf eine Spannung aufzuladen, die an dem analogen Eingang 310 anliegt. Die Kapazität 342 dient ferner zur Ladungserhaltung bzw. zum Ladungsspeichern, während der Schalter 340 geöffnet ist. Ferner ist anzumerken, dass die Kapazität 342 mit dem analogen Ausgang 320 der „Sample-and-Hold”-Schaltung verbunden ist, so dass die über der Kapazität 342 anliegende Spannung an dem analogen Ausgang 320 abgegriffen werden kann.
Die analoge Speichereinrichtung 300, die beispielsweise, wie in 3b gezeigt, als „Sample-and-Hold”-Schaltung ausgeführt sein kann, ermöglicht es hierbei, dass die Ladung unabhängig von einer Versorgungsspannung und anderen äußeren Einflüssen in der Kapazität 342 gehalten wird. Somit erfüllt die gezeigte analoge Speichereinrichtung die Anforderung der vorliegenden Erfindung.
4a zeigt eine schematische Darstellung einer digitalen Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die in 4a gezeigte digitale Speichereinrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit 400 bezeichnet. 4b zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer digitalen Speichereinrichtung 400 zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die Schaltungsanordnung der 4b stellt eine Realisierung der in 4a schematisch dargestellten digitalen Speichereinrichtung dar. Entsprechend bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den 4a und 4b gleiche Einrichtungen.
Die digitale Speichereinrichtung 400 umfasst einen digitalen Eingang 410, einen digitalen Ausgang 420 sowie einen Ladeeingang 430. Die digitale Speichereinrichtung 400 kann auch als digitales Halteglied bzw. „Latch” aufgefasst werden und umfasst in einer bevorzugten Realisierung beispielsweise eine rückgekoppelte Inverterstruktur mit einem Ladeeingang, die auch als „Latch” bezeichnet wird.
Die digitale Speichereinrichtung 400 umfasst einen ersten Inverter 440 mit einem Freigabeeingang (enable) 442, einen zweiten Inverter 450 sowie einen dritten Inverter 460 mit einem invertierten Freigabeeingang (enable) 462. Ein Eingang des ersten Inverters 440 ist mit dem digitalen Eingang 410 gekoppelt. Ein Ausgang des ersten Inverters 440 ist mit dem Eingang des zweiten Inverters 450 sowie mit einem Ausgang des dritten Inverters 460 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Inverters 450 ist mit einem Eingang des dritten Inverters 460 verbunden und ferner mit dem digitalen Ausgang 420 gekoppelt. Der Freigabeeingang 442 des ersten Inverters und der invertierte Freigabeeingang 462 des dritten Inverters 460 sind beide mit dem Ladeeingang 430 verbunden. Somit ist ein Zustand auf einer Verbindungsleitung, die den Ausgang des ersten Inverters 440, den Ausgang des dritten Inverters 460 und den Eingang des zweiten Inverters 450 verbindet, durch den Ladeeingang 430 gesteuert. Der digitale Ausgang 420 empfängt unabhängig von einem an dem Ladeeingang anliegenden Pegel immer ein Signal (von dem zweiten Inverter 450).
Der erste Inverter 440, der zweite Inverter 450 und der dritte Inverter 460 bilden somit bei der beschriebenen Beschaltung ein digitales Halteglied, also ein „Latch”. Hierbei kann beispielsweise auch bei fehlender Versorgungsspannung eine Ladung an Gates von Invertertransistoren gehalten werden, wenn eine CMOS-Technologie eingesetzt wird, um die Inverter 440, 450, 460 zu realisieren. Daher ist, wenn die Versorgungsspannung der Inverter 440, 450, 460 nach einem Ausfall der Versorgungsspannung wieder angelegt wird, ein vor dem Ausfall der Versorgungsspannung in der digitalen Speichereinrichtung 400 gespeichertes digitales Datum nach wie vor an dem digitalen Ausgang 420 der digitalen Speichereinrichtung 400 verfügbar.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass sowohl bei der analogen Speichereinrichtung 300 als auch bei der digitalen Speichereinrichtung 400 eine wichtige Gemeinsamkeit darin besteht, dass in einem passiven Grundzustand eine (gespeicherte) Messgröße gehalten wird, und dass durch eine eindeutige Aktivierung eines Signals eine neue Messgröße (Datum) übernommen wird. Somit ist ein aktives Signal nötig, um eine Veränderung der in der analogen Speichereinrichtung 300 oder der digitalen Speichereinrichtung 400 gespeicherten Messgröße (Datum) zu ermöglichen. Weiterhin kann bei den Speichereinrichtungen 300, 400 eine Vorrichtung zur Vorladung des Wertes vorgesehen sein, die beispielsweise bei einem erstmaligen Start (nach einer langanhaltenden Unterbrechung der Stromversorgung) eine Vorladung des Wertes der Speichereinrichtung 300, 400 ermöglicht. Ein solcher erstmaliger Start nach einer langanhaltenden Unterbrechung der Spannungsversorgung wird auch als „Power-on-Reset” bezeichnet.
5 zeigt eine beispielhafte graphische Darstellung der an einem Signalausgang einer erfindungsgemäßen Halteschaltung als Antwort auf eine Störung der Spannungsversorgung anliegenden Ausgangsdaten. Die in 5 gezeigte graphische Darstellung ist in ihrer Gesamtheit mit 500 bezeichnet. Es sei hier im Übrigen erwähnt, dass die graphische Darstellung 500 für ein einfaches Sensorsystem mit drei Anschlüssen, wie es beispielsweise anhand der 11 beschrieben wurde, aufgenommen wurde, wobei das einfache Sensorsystem freilich um eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung ergänzt wurde.
Eine erste graphische Darstellung 510 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Versorgungsspannung, die das betrachtete Sensorsystem versorgt. Eine Abszisse 512 beschreibt hierbei die Zeit. An einer Ordinate 514 ist die Versorgungsspannung des Sensorsystems angetragen. Eine erste Kurve 516 zeigt den zeitlichen Verlauf der Versorgungsspannung, die einen Einbruch 518 aufweist. Der Einbruch der Versorgungsspannung stellt somit eine Störung dar.
Eine zweite zeitliche Darstellung 530 beschreibt die von dem betrachteten Sensorsystem als Antwort auf den Einbruch 518 (Störung) der Spannungsversorgung gelieferten Ausgangsdaten. Eine Abszisse 532 zeigt die Zeit. Eine Ordinate 534 beschreibt die Ausgangsdaten an einem Ausgang eines Halteglieds des betrachteten Sensorsystems mit dem erfindungsgemäßen Halteglied. Eine zweite Kurve 536 beschreibt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsdaten, wobei die Ausgangsdaten einen Einbruch 538 aufweisen.
Die zweite zeitliche Darstellung 530 zeigt also ein mögliches Verhalten eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung und mit einer zur Versorgung ratiometrischen Ausgangsspannung infolge eines Versorgungsspannungseinbruchs 518. Wie aus der zweiten zeitlichen Darstellung 530 ersichtlich, folgen die an dem Ausgang des betrachteten Sensorsystems anliegenden Ausgangsdaten zunächst dem Einbruch 518 der Versorgungsspannung, was zu erwarten ist. Aufgrund des Einbruchs 518 der Versorgungsspannung müssen interne Funktionsblöcke des Sensorsystems als Sicherheitsmerkmal (Sicherheitsfeature) neu initialisiert werden, da der Einbruch 518 so stark ist, dass der Einbruch 518 zu funktionalen Inkonsistenzen führen könnte. Speziell wenn das betrachtete Sensorsystem nur mit wenigen Steuerleitungen ausgestattet werden kann, kann es problematisch sein, den Zustand der Neuinitialisierung nach außen weiterzugeben.
Wie in der zweiten zeitlichen Darstellung 530 gezeigt, weist das Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung allerdings ein gewünschtes Verhalten auf, bei dem ein mit dem Ausgang des Sensorsystems verbundenes nachfolgendes System keinerlei weitere Beeinträchtigung aufgrund des Einbruchs 518 der Versorgungsspannung (allgemein: der Störung) erfährt. Da ein zuverlässiges Weitermessen während einer Neu-Initialisierung bzw. eines Neustarts des betrachteten Sensorsystems nicht in Betracht gezogen werden kann, wird erfindungsgemäß ein Wert an dem Ausgang des Sensorsystems während des Neustarts gehalten. Diese Aufgabe erfüllt die erfindungsgemäße Halteeinrichtung.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass sich das Verhalten eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung wesentlich von dem anhand der 12 gezeigten Verhalten herkömmlicher Sensorsysteme ohne Halteeinrichtung unterscheidet. Ein Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung weist nämlich nicht ein unerwünschtes Aufstarten 1240 oder eine unerwünschte gedämpfte Oszillation 1260 des an dem Ausgang des Sensorsystems anliegenden Ausgangssignals (Ausgangsdaten) auf. Vielmehr weist ein Sensor mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung lediglich einen kurzen Einbruch 538 des Signals an dem Ausgang des Sensorsystems (Ausgangsdaten) auf, der in dem ratiometrischen Prinzip des betrachteten Sensorsystems begründet ist.
6 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in 6 gezeigte Sensorsystem ist in seiner Gesamtheit mit 600 bezeichnet. Das Sensorsystem 600 umfasst einen Sensor 610, eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 612 sowie eine Schnittstelleneinrichtung 614. Der Sensor 610 umfasst ein Hall-Element 620, das ein Ausgangssignal an einen Analog-Digital-Wandler 622 liefert. Ein digitales Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 622 wird einem digitalen Filter 624 zugeführt. Bei dem digitalen Filter kann es sich beispielsweise um ein Tiefpassfilter handeln. Das digitale Filter 624 kann beispielsweise etwa 50 μs pro Abtastwert (Sample) aufwenden bzw. eine Signalverzögerung von etwa 50 μs aufweisen. Mit anderen Worten, das digitale Filter 624 kann etwa alle 50 μs einen Abtastwert einlesen bzw. verarbeiten. Ein Ausgangssignal des digitalen Filters 624 wird einem digitalen Signalprozessor 626 zugeführt. Der digitale Signalprozessor 626 empfängt weiterhin über einen Temperaturpfad eine Information über die Temperatur, auf der sich der Sensor befindet. Der digitale Signalprozessor 626 gibt schließlich ein Sensorsignal 628 aus. Das Sensorsignal 628 beschreibt die von dem Sensor 610 ausgewertete Messgröße bzw. die ermittelten Messdaten und wird einem Datentor (data gate) 640 der Halteeinrichtung 612 zugeführt. Das Datentor 640 kann auch als Speichereinrichtung betrachtet werden.
Die Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine erste Rücksetzeinrichtung 642, die auch als „genauer Reset” bezeichnet wird. Die erste Rücksetzeinrichtung 642 liefert ein „analoges” Resetsignal bzw. Analog-Resetsignal 644 an den Analog-Digital-Wandler 622. Die Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine zweite Rücksetzeinrichtung 646, die auch als „schneller Reset” bezeichnet wird. Die zweite Rücksetzeinrichtung 646 liefert ein „digitales” Resetsignal bzw. Digital-Reset-Signal 648 an das digitale Filter 624. Die zweite Rücksetzeinrichtung 646 liefert ferner ein DSP-Resetsignal 650 an den digitalen Signalprozessor 626.
Die Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine OR-Verknüpfung (OR-Gatter) 654. Die OR-Verknüpfung 654 empfängt das „analoge” Resetsignal 644, das „digitale” Resetsignal 648 und das DSP-Resetsignal 650. Ferner empfängt die OR-Verknüpfung 654 optional ein Fehlersignal 658 von dem digitalen Signalprozessor 626. Ein Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung 654 wird dem Datentor 640 zugeführt. Ferner wird das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung einer Verzögerungsschaltung 664 zugeführt. Die Verzögerungsschaltung 664 erzeugt ein verzögertes Signal 666, das ebenso wie das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung dem Datentor 640 zugeführt wird. Das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung und das verzögerte Signal 666 können beide wirken, um die Auffrischung (uptdate) des Datentors 640 abzuschalten.
Die Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine dritte Rücksetzeinrichtung 670, die auch als „langsamer Reset” bezeichnet wird. Die dritte Rücksetzeinrichtung 670 wirkt direkt auf das Datentor 640. Die dritte Rücksetzeinrichtung 670 ist ausgelegt, um das Datentor so einzustellen, dass eine Ausgangsspannung Vout des Sensorsystems 0 Volt beträgt, wenn der Sensor wirklich eingeschaltet wird (real-power-on), also wenn die Versorgungsspannung des Sensorsystems für einen längeren Zeitraum unterbrochen war. Es ist allerdings auch möglich, die Ausgangsspannung Vout auf die Versorgungsspannung Vdd (die Versorgungsspannung des Sensorsystems) zu setzen, wenn ein wirkliches Einschalten (real-power-on) vorliegt.
Das Sensorsystem 600 umfasst, wie schon erwähnt, eine Schnittstelleneinrichtung 614. Die Schnittstelleneinrichtung 614 empfängt von dem Datentor ein gehaltenes Sensorsignal 674. Das gehaltene Sensorsignal 674 liegt als ein digitales Signal vor und wird einem Digital-Analog-Wandler 676, der Teil der Schnittstelleneinrichtung 614 ist, zugeführt. Ein Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 676 wird schließlich einem Ausgangsverstärker 678 zugeführt. Der Ausgangsverstärker 678 empfängt ferner ein Signal von einer On-Board-Diagnoseeinrichtung 680. Der Ausgangsverstärker (bzw. Ausgangspuffer) erzeugt schließlich ein Ausgangssignal 682 des Sensorsystems.
Basierend auf der strukturellen Beschreibung des Sensorsystems 600 wird im Folgenden die Funktionsweise des Sensorsystems 600 beschrieben. Der Sensor 600 liefert hierbei in einem normalen Betrieb ein Sensorsignal 628, das dem Datentor 640 zugeführt wird. Erkennt die erste Rücksetzeinrichtung 642 („genauer Reset”) eine geringfügige Schwankung einer Versorgungsspannung des Sensors 610, so löst die erste Rücksetzeinrichtung 642 daraufhin einen Reset aus. In ähnlicher Weise kann auch durch die zweite Rücksetzenrichtung 646 ein Reset ausgelöst werden. Es sollte allerdings angemerkt werden, dass die erste Rücksetzeinrichtung 642 eine Abweichung der Versorgungsspannung des Sensors 610 nur dann erkennt, wenn diese Abweichung über einen vergleichsweise langen Zeitraum vorliegt. Die zweite Rücksetzeinrichtung 646 („schneller Reset”) hingegen erkennt Einbrüche bzw. Überspannungsspitzen der Versorgungsspannung des Sensors 610 auch dann, wenn diese nur für vergleichsweise kurze Zeit anliegen, wobei eine Abweichung der Versorgungsspannung von einem Sollwert allerdings größer sein muss als dies zur Erkennung durch die erste Rücksetzeinrichtung 642 nötig ist. Mit anderen Worten, die erste Rücksetzeinrichtung 642 überwacht die Einhaltung des zulässigen Betriebsspannungsbereichs der Betriebsspannung des Sensors 610 vergleichsweise genau (genauer als die zweite Rücksetzeinrichtung 646), spricht aber vergleichsweise langsam (langsamer als die zweite Rücksetzeinrichtung 646) an, wenn die Betriebsspannung des Sensors 610 einen zulässigen Bereich verlässt.
In anderen Worten, die erste Rücksetzeinrichtung 642 kann nur vergleichsweise lange (längere als die zweite Rücksetzeinrichtung 646) Einbrüche der Versorgungsspannung oder Überspannungsspitzen erkennen. Umgekehrt erkennt die zweite Rücksetzeinrichtung 646 nur vergleichsweise starke Abweichungen der Versorgungsspannung des Sensors 610 von einem zulässigen Bereich, d. h. die zweite Rücksetzeinrichtung 646 wird erst bei stärkeren Abweichungen aktiv als die erste Rücksetzeinrichtung 642. Allerdings spricht die zweite Rücksetzeinrichtung 646 schneller auf Spannungseinbrüche und Überspannungsspitzen der Versorgungsspannung des Sensors 610 an und kann somit kürzere Störungen erkennen als dies der ersten Rücksetzeinrichtung 642 möglich ist.
Als Beispiel sei hier angeführt, dass beispielsweise die erste Rücksetzeinrichtung 642 ein langsames Absinken der Versorgungsspannung erkennt, welches nicht von der zweiten Rücksetzeinrichtung 646 erkannt werden kann. Im Gegensatz dazu erkennt die zweite Rücksetzeinrichtung 646 beispielsweise einen sehr kurzen aber starken Impuls auf der Versorgungsspannung des Sensors 610, der von der ersten Rücksetzeinrichtung 642 nicht detektiert werden könnte. Im Übrigen sei darauf hingewiesen, dass die erste Rücksetzeinrichtung 642 und die zweite Rücksetzeinrichtung 646 eine oder mehrere Betriebsspannungen des Sensors 610 überwachen können. Weiterhin sei hier als Beispiel angegeben, dass die zweite Rücksetzeinrichtung nur Spannungsschwankungen erkennt, die mindestens 20% der nominellen Versorgungsspannung des Sensors 610 betragen.
Die erste Rücksetzeinrichtung 642 und die zweite Rücksetzeinrichtung 646 dienen also als Überwachungsschaltungen für eine Versorgungsspannung des Sensors 610 bzw. mehrere Versorgungsspannungen des Sensors 610. Im Übrigen ist anzumerken, dass die erste Rücksetzeinrichtung 642 und die zweite Rücksetzeinrichtung 646 als Reset-Schaltungen des Systems selbst betrachtet werden können, da sie für das Rücksetzen des Analog-Digital-Wandlers 622, des Digitalfilters 624 und des digitalen Signalprozessors 626 verantwortlich sind. Tritt eine Störung auf einer Versorgungsspannung des Sensors 610 auf, die einen zuverlässigen Betrieb des Sensors 610 nicht mehr erlaubt, so wird mindestens eine der Rücksetzeinrichtungen 642, 646 aktiv. Die Aktivierung der ersten Rücksetzeinrichtung 642 oder der zweiten Rücksetzeinrichtung 646 resultiert in einem aktiven Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung. Das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung wirkt auf das Datentor 640 und bewirkt, dass das Datentor 640 geschlossen wird, dass das Datentor 640 also nicht mehr die Aktualisierung eines in dem Datentor 640 enthaltenen Speichers mit dem Sensorsignal erlaubt. Wird also das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung aktiv, so behält das Datentor 640 einen momentanen Speicherinhalt bei. Fehlerhafte Daten können also nicht mehr von dem digitalen Signalprozessor 626 übernommen werden.
Ferner bewirkt die Verzögerungsschaltung 664, dass das Datentor 640 auch noch für eine Dauer einer von der Verzögerungsschaltung 664 bewirkten Verzögerung (beispielsweise etwa 0,7 ms) geschlossen bleibt, nachdem sowohl die erste Rücksetzeinrichtung 642 als auch die zweite Rücksetzeinrichtung 646 (und damit das „analoge” Rücksetzsignal 644 und das „digitale” Rücksetzsignal 648) inaktiv geworden sind. In anderen Worten, die OR-Verknüpfung 654 und die durch die Verzögerungsschaltung 664 bewirkte Verzögerung haben zur Folge, dass das Datentor 640 im Fehlerfall für eine vorgegebene Mindestzeit (die beispielsweise gleich der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 664 ist) geschlossen wird. Es sei hierbei noch angemerkt, dass das Datentor 640 geschlossen ist, wenn mindestens eines des Ausgangssignals 662 der OR-Verknüpfung oder des verzögerten Signals 666 aktiv ist. Weiterhin sei angemerkt, dass das verzögerte Signal 666 bevorzugterweise durch das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung aktiviert wird und über das Ende des Ausgangssignals 662 der OR-Verknüpfung hinaus für eine vorgegebene Zeitdauer (bzw. Abschalt-Verzögerungszeit) aktiv bleibt.
Es sei weiterhin angemerkt, dass eine Aktivierung des Datentors 640 (also ein Schließen des Datentors, so dass das Datentor einen Signalwert beibehält und keinen neuen Signalwert von dem Sensorsignal 628 übernimmt) in einem Fehlerfall schneller erfolgen muss als die Datenverarbeitungsrate der Signalverarbeitungseinheit (bestehend beispielsweise aus dem digitalen Signalprozessor 626, dem digitalen Filter 624 und dem Analog-Digital-Wandler 622). Als Fehlerfall werden hierbei Spannungseinbrüche auf der Versorgung der Signalverarbeitungseinheit bzw. des Sensors 610 angenommen, die eine Neuinitialisierung des Digitalteils erforderlich machen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Datentor 640 kein Datenwort von dem Sensorsignal 628 übernimmt, das durch einen Spannungseinbruch bzw. eine Spannungsspitze der Versorgungsspannung des Sensors 610 ungültig gemacht worden ist.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, die ein Datentor 640 umfasst, kann gewährleisten, dass in dem Datentor ein letzter gültiger Signalwert (Datum) gehalten wird, während die digitalen Schaltungen des Sensors 610 („Digitalteil”) initialisiert werden.
Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass das Datentor 640 (auch als „Datengate” bezeichnet) als ein Halteglied aufgefasst werden kann, und dass das Datentor 640 beispielsweise einfache rücksetzbare und ladbare Digitalregister umfasst.
Im Folgenden werden einige weitere Details des Sensorsystems 600 näher beschrieben. Die dritte Rücksetzschaltung 670 („langsamer Reset”) wirkt auf das Datentor 640 und ist ausgelegt, um länger anhaltende Unterbrechungen einer Versorgungsspannung des Sensorsystems 600 bzw. des Sensors 610 zu erkennen. Beispielsweise kann die dritte Rücksetzeinrichtung 670 eine Zeitkonstante von etwa 0,5 ms aufweisen und somit Unterbrechungen der Versorgungsspannung, die länger als 0,5 ms dauern, erkennen. Bei einer solchen Auslegung kann die dritte Rücksetzeinrichtung 670 erkennen, wenn das gesamte Sensorsystem 600 ausgeschaltet war und nach einer Betriebspause von der Größenordnung von mindestens 0,5 ms bis 1 ms wieder zum ersten Mal eingeschaltet wird. Die dritte Rücksetzeinrichtung 670 detektiert somit kurze Einbrüche der Versorgungsspannung (kürzer als etwa 0,5 ms) nicht. Kurze Schwankungen der Versorgungsspannung werden beispielsweise von der zweiten Rücksetzeinrichtung 646 erkannt. Es sei hierbei auch noch angemerkt, dass die Zeitkonstante der dritten Rücksetzeinrichtung 670 bevorzugterweise kürzer ist als die Zeitkonstante der Verzögerungsschaltung 664.
Die dritte Rücksetzschaltung 670 kann beispielsweise durch ein R-C-Glied hoher Zeitkonstante in Verbindung mit einem Schmitt-Trigger realisiert werden. Die dritte Rücksetzschaltung 670 initialisiert somit das Datentor 640 bei einem ersten Einschalten („power-on-reset” bzw „real-power-on”). Dabei ist das Datentor 640 bevorzugterweise so ausgelegt, dass das Datentor durch ein Signal von der dritten Rücksetzeinrichtung 670 so eingestellt wird, dass das Ausgangssignal 682 (Vout) bei einem wirklichen Einschaltvorgang (real power on) auf 0 Volt geschaltet wird, was einem nachfolgenden System einen Fehlerzustand, also einen Zustand, in dem das Ausgangssignal keine zuverlässigen Messdaten liefert, anzeigt (bug). Das Datentor 640 kann allerdings auch so ausgelegt sein, dass das Ausgangssignal 682 (Vout) auf die Versorgungsspannung Vdd des Sensors oder der Schnittstelleneinrichtung 614 gesetzt wird, wenn die dritte Rücksetzeinrichtung 670 ein erstmaliges Einschalten der Versorgungsspannung nach einem langanhaltenden ausgeschalteten Zustand anzeigt.
Das Sensorsystem 600 kann weiterhin eine optionale On-Board-Diagnoseeinrichtung 680 aufweisen, die auf den Ausgangstreiber 678 wirkt. Die On-Board-Diagnoseeinrichtung kann beispielsweise erkennen, ob eine der Versorgungsleitungen bzw. Signalleitungen gebrochen ist. Ferner kann die On-Board-Diagnoseeinrichtung den ordnungsgemäßen Betrieb aller in dem Sensorsystem enthaltenen Einrichtungen überprüfen. Stellt die On-Board-Diagnoseeinrichtung 680 einen Fehler fest, so kann sie das Ausgangssignal 682 auf einen vorgegebenen Wert (z. B. 0 Volt oder die Versorgungsspannung Vdd) setzen, so dass eine an das Sensorsystem 600 angeschlossene Auswerteschaltung den Fehlerzustand erkennen kann.
Ferner ist es möglich, dass der digitale Signalprozessor 626 ausgelegt ist, um in einem Fehlerfall das Fehlersignal 658 zu aktivieren, wobei das Fehlersignal 658 der OR-Verknüpfung 654 zugeführt wird. Weist also der digitale Signalprozessor einen Fehler auf, so wird das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung aktiv, wodurch eine Auffrischung (Update) des Datentors 640 abgeschaltet wird. Im Übrigen sorgt die Verzögerungsschaltung 664 dafür, dass eine Aktualisierung des Datentors 640 auch noch für eine vorgegebene Zeit (z. B. 0,7 ms) nach der Beendigung des Fehlerfalls beibehalten wird, so dass der digitale Signalprozessor 662 bereits einen eingeschwungenen Zustand angenommen hat (bzw. neu initialisiert ist), wenn eine Aktualisierung des Datentors 640 wieder freigegeben ist.
Schließlich sei darauf hingewiesen, dass das digitale Filter 624 eine gewisse Verzögerung (z. B. 50 μs) aufweist. Nach dem Auftreten einer Fehlerbedingung, also beispielsweise nach Aktivierung des analogen Resetsignals 644, des digitalen Resetsignals 648, des DSP-Resetsignals 650 oder des Fehlersignals 658, muss das Datentor 640 innerhalb eines Zeitraums, der kleiner als die Verzögerung des digitalen Filters 624 ist, in einen Zustand versetzt werden, in dem eine Aktualisierung nicht mehr erfolgt. Weist auch der digitale Signalprozessor 626 eine bestimmte Verzögerungszeit auf, so muss das Datentor 640 wiederum in den Zustand, in dem eine Aktualisierung nicht erfolgt, gebracht werden bevor die Verzögerungszeit des digitalen Signalprozessors 626 verstrichen ist.
Das gezeigte Sensorsystem 600 weist ferner ein Rückführungssignal 690 auf. Das Rückführungssignal 690 wird von dem Datentor 640 zur Verfügung gestellt. Tritt nun ein Fehlerfall auf, so dass also das digitale Filter 624 und der digitale Signalprozessor 626 zurückgesetzt bzw. neu initialisiert werden müssen, so kann das Rückführungssignal 690, das den in dem Datentor 640 gespeicherten Signalwert darstellt, verwendet werden, um die Neuinitialisierung des digitalen Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 zu beschleunigen. Das Datentor 640 enthält nämlich den letzten gültigen Wert des Sensorsignals 628. Ist der Digitalteil (bestehend aus dem digitalen Filter 624 und dem digitalen Signalprozessor 626) nur für eine kurze Zeit gestört, nähert der in dem Datentor 640 gespeicherte Signalwert den aktuellen Messwert nach einem Rücksetzen gut an. Das Rückführungssignal 690 bzw. der in dem Datentor 640 gespeicherte Signalwert können also in eines oder mehrere Register des digitalen Filters 624 oder des digitalen Signalprozessors 626 als Anfangswerte für eine Neuinitialisierung eingetragen werden. Auch können von dem Rückführungssignal durch eine weitere Verarbeitung geeignete Anfangswerte für das digitale Filter 624 oder den Signalprozessor 626 abgeleitet werden. Somit startet das digitale Filter 624 bzw. der digitale Signalprozessor 626 nach einem Rücksetzen nicht mit willkürlichen Werten, sondern mit dem in dem Datentor 640 gespeicherten Signalwert bzw. davon in systematischer Weise abgeleiteten Signalwerten. Dadurch wird ein Aufstarten des digitalen Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 wesentlich beschleunigt, da der Anfangswert wesentlich näher an dem tatsächlichen Wert liegt, als dies bei einem willkürlichen Rücksetzen der Register in dem digitalen Filter 624 bzw. dem digitalen Signalprozessor 626 der Fall wäre.
In anderen Worten, das Datentor 640 bildet ein sogenanntes „Recovery-Latch” für das digitale Filter 624 bzw. den digitalen Signalprozessor 626. Daten aus dem Recovery-Latch, das den letzten gültigen Signalwert vor einer Störung der Versorgungsspannung bzw. vor einem Rücksetzen des digitalen Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 enthält, können für eine Initialisierung des digitalen Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 genutzt werden. Das Recovery-Latch kann im übrigen auch Analogwerte speichern und diese gegebenenfalls einem analogen Filter als Startwerte zuführen. Unter Verwendung der in dem Recovery-Latch gespeicherten Signalwerte kann ein digitales Filter 624, ein Signalprozessor 626 oder auch ein analoges Filter schneller einschwingen. Das Datentor 640, das den letzten gültigen Signalwert des Sensorsignals 628 speichert, eignet sich sehr gut als Recovery-Latch. Ein Recovery-Latch kann allerdings auch intern in dem digitalen Signalprozessor 626 oder dem digitalen Filter 624 enthalten sein, interne Daten des digitalen Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 speichern und diese dem digitalen Filter 624 bzw. dem digitalen Signalprozessor 626 bei einer gegebenenfalls nötigen Neuinitialisierung zur Verfügung stellen.
In anderen Worten, der digitale Signalprozessor 626 kann ein Recovery-Latch enthalten, welches einen Speicher umfasst, der für eine bestimmte Zeit die in ihm gespeicherten Daten unabhängig von einer Versorgungsspannung des digitalen Signalprozessors speichert. Das Recovery-Latch in dem digitalen Signalprozessor wird kontinuierlich aktualisiert, solange sichergestellt ist, dass die in dem digitalen Signalprozessor vorhandenen Daten gültig sind. Tritt eine Störung des digitalen Signalprozessors auf, so wird die Aktualisierung des Recovery-Latches sofort unterbunden, und das Recovery-Latch enthält einen Signalwert, der gleich dem letzten zuverlässigen Wert in einem vorgegebenen Register des digitalen Signalprozessors ist. Bei einer Neuinitialisierung des digitalen Signalprozessors wird dann der in dem Recovery-Latch gespeicherte Signalwert dem vorgegebenen Register des digitalen Signalprozessors wiederum als Anfangswert zugeführt, wobei ein Rücksetzsignal das Übertragen des Signalwerts aus dem Recovery-Latch in das vorgegebene Register des digitalen Signalprozessors veranlassen kann. Eine Ansteuerung des Recovery-Latches kann in ähnlicher Weise erfolgen wie eine Ansteuerung des Datentors 640.
7 zeigt ein Blockschaltbild eines Messaufbaus zum Testen eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die in 7 gezeigte Messschaltung ist in ihrer Gesamtheit mit 700 bezeichnet. Der Messaufbau 700 umfasst einen Magnetfeldsensor 710. Dieser wird von einem Magnetfeld 712 der magnetischen Flussdichte B durchsetzt. Der Magnetfeldsensor 710 weist einen Versorgungsspannungsanschluss 714 auf, an den eine Versorgungsspannung Vdd angelegt ist. Ferner weist der Magnetfeldsensor 710 einen Bezugspotentialanschluss 716 sowie einen Ausgangsanschluss 718 auf. An dem Versorgungsspannungsanschluss 714 liegt die Versorgungsspannung Vdd an, die durch eine Gleichspannungsquelle 720 geliefert wird. Die Gleichspannungsquelle 720 ist in Serie mit einer Störquelle 722 zwischen den Versorgungsspannungsanschluss 714 und den Bezugspotentialanschluss 716 des Magnetfeldsensors 710 geschaltet. An dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 steht eine Ausgangsspannung Vout zur Verfügung. Der Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 ist ferner mit einem Tiefpassfilter 726 bestehend aus einem Serienwiderstand R und einer Querkapazität C gekoppelt. An einem Ausgang 730 des Tiefpassfilters 726 steht eine tiefpassgefilterte Ausgangsspannung Vfilt zur Verfügung.
Der Messaufbau 700 besteht somit insgesamt aus einem Sensorsystem, das mit einer entsprechenden Schaltungsanordnung aufgebaut und über die Störquelle 722 mit einer Störung beaufschlagt wurde.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass es sich bei dem betrachteten Magnetfeldsensor 710 um einen linearen Hall-Sensor mit ratiometrischem Ausgang handelt. Das bedeutet, dass das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 einem der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds 712 entsprechendem Verhältnis (bzw. Bruchteil) der Versorgungsspannung Vdd des Magnetfeldsensors 710 entspricht.
Es wurde untersucht, wie sich das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 bei konstanter Messgröße B (Magnetfeldstärke) auf einen Störimpuls, der der Versorgungsspannung Vdd überlagert ist, reagiert.
8a zeigt eine graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die graphische Darstellung der 8a ist in ihrer Gesamtheit mit 800 bezeichnet. Die in der 8a gezeigten Messungen wurden im übrigen unter Verwendung des in 7 gezeigten Messaufbaus 700 aufgenommen.
Die graphische Darstellung 800 zeigt ein Mehrkanal-Oszillogramm. In einer horizontalen Richtung 810 ist eine Zeit angetragen, während in einer vertikalen Richtung 812 Spannungspegel angetragen sind. Eine erste Kurve 820 beschreibt den zeitlichen Verlauf der Spannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 714 des Magnetfeldsensors 710, wobei der Versorgungsleitung für die Versorgungsspannung Vdd eine Störung 822 überlagert ist. Eine zweite Kurve 824 beschreibt das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710. Eine dritte Kurve 828 beschreibt ferner das tiefpassgefilterte Ausgangssignal Vfilt nach dem Tiefpassfilter 726, das auch als Applikationsschaltung aufgefasst werden kann.
Die 8b zeigt eine weitere graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die graphische Darstellung der 8b ist in ihrer Gesamtheit mit 850 bezeichnet und unterscheidet sich von der graphischen Darstellung 800 der 8a lediglich durch einen geänderten Zeitmaßstab. Daher bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den 8a und 8b gleiche Achsen bzw. Kurven.
Aus den graphischen Darstellungen 800 und 850 ist ersichtlich, dass der Versorgungsspannung Vdd an dem Versorgungsspannungsanschluss 714 ein hochfrequenter Störimpuls mit einer Amplitude von etwa 4,5 Volt eingeprägt wird. Das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 versucht aufgrund des ratiometrischen Prinzips des Magnetfeldsensors 710 der Störung auf der Versorgungsspannung Vdd zu folgen. Dieses Verhalten ist systematisch gegeben (ratiometrisches Prinzip). Da die Störung allerdings höherfrequent ist, als für die Anwendung (Applikation) des Magnetfeldsensors erforderlich, folgt das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 nicht einmal annähernd exakt der Störung auf der Versorgungsspannung Vdd. Weiterhin ist festzustellen, dass das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 sofort bzw. innerhalb von weniger als 50 μs nach der Beendigung der Störung 822 auf der Versorgungsspannung Vdd wieder zu einem Ausgangswert zurückkehrt, den das Ausgangssignal Vout vor dem Beginn der Störung angenommen hatte (vgl. zweite Kurve 824).
Das tiefpassgefilterte Ausgangssignal Vfilt weist eine Störung auf, deren Amplitude deutlich kleiner als die Amplitude der Störung auf dem Ausgangssignal Vout ist. Allerdings benötigt das tiefpassgefilterte Ausgangssignal Vfilt deutlicher länger, um zu dem Ausgangswert, der vor Beginn der Störung vorgelegen war, zurückzukehren als das Ausgangssignal Vout an dem Ausgang 718 des Magnetfeldsensors 710.
Die graphischen Darstellungen 800, 850 der 8a und 8b zeigen das entscheidende Merkmal des Magnetfeldsensors 710 mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung: Die Ausgangsspannung Vout kehrt im Anschluss an eine Störung der Versorgungsspannung Vdd nach einem Reset sofort (bzw. innerhalb kürzester Zeit) wieder auf den alten Wert, den das Ausgangssignal Vout vor Beginn der Störung der Versorgungsspannung Vdd hatte, zurück.
Es ist zu erkennen, dass der Ausgangsanschluss 718 auch nach einer Störung der Versorgungsspannung Vdd auf dem zuvor gemessenen Wert gehalten wird. Dies wird durch die vorher beschriebene erfindungsgemäße Auslegung erreicht. Eine kurzzeitige Abweichung des Ausgangssignals Vout von dem vor Beginn einer Störung anliegenden Wert ist nur durch den Digital-Analog-Wandler 676 und den Ausgangstreiber 678 bedingt.
Das erfindungsgemäße Sensorsystem kann also eine auftretende Störung auf der Versorgungsspannung Vdd vor einem weiterverarbeitenden System verstecken. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Auftreten der Störung und das Einschwingen des Sensors im Vergleich zu einer Messgrößenänderung des Prozesses sehr kurz ist. Mit anderen Worten: wenn sich die Messgröße des Prozesses während einer kurzzeitigen Störung und während des Einschwingens des Sensors nur wenig ändert, ist es vorteilhaft, die Störung vor dem weiterverarbeitenden System zu verstecken.
9 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Flussdiagramm ist in seiner Gesamtheit mit 900 bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ausgelegt, um ein Sensorsignal unter Verwendung einer Speichereinrichtung weiterzuleiten. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Speichereinrichtung ausgelegt ist, um einen Signalwert für einen Zeitraum, der länger als ein vorgegebener erster Zeitraum ist, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Empfangen eines Sensorsignals von einem Sensor in einem ersten Schritt 910. In einem zweiten Schritt 920 wird sodann überprüft, ob das Sensorsignal gültig ist. In einem dritten Schritt 930 wird der in der Speichereinrichtung gespeicherte Signalwert basierend auf dem Sensorsignal aktualisiert, wenn sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist. Es wird hierbei darauf hingewiesen, dass eine Aktualisierung nur dann erfolgen kann, wenn die Gültigkeit des empfangenen Sensorsignals gewährleistet ist. In einem vierten Schritt 940 wird sodann der in der Speichereinrichtung gespeicherte Signalwert ausgegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt also sicher, dass der in der Speichereinrichtung vorhandene Signalwert gültig ist, und dass somit auch nur gültige Signalwerte ausgegeben werden.
Abhängig von den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Abschließend wird noch darauf hingewiesen, dass das beschriebene Konzept eines Recovery-Latches auch sehr allgemein in einer beliebigen digitalen oder analogen Datenverarbeitungseinrichtung angewendet werden kann. So können Daten, die im Inneren einer digitalen oder analogen Datenverarbeitungseinrichtung auftreten, in einem digitalen oder analogen Latch (Speichereinrichtung) gespeichert werden. Wird diese Speichereinrichtung so ausgelegt, dass sie die in ihr gespeicherten Daten auch nach einem Ausfall einer Versorgungsspannung der Datenverarbeitungseinrichtung beibehält, so können die in dem Latch gespeicherten Daten bei einer Neuinitialisierung der Datenverarbeitungseinrichtung verwendet werden. Ist ein Rücksetzen (Reset) der Datenverarbeitungseinrichtung nötig, so kann die Datenverarbeitungseinrichtung die Initialisierung mit den in dem Datenlatch gespeicherten Daten durchführen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Datenverarbeitungseinrichtungen wird somit die Initialisierung nicht mit willkürlichen Daten durchgeführt, sondern mit Daten, die während einer Störung oder während eines kurzzeitigen Ausfalls einer Versorgungsspannung in dem Latch gehalten wurden.
Bei der Datenverarbeitungseinrichtung kann es sich auch um einen Sub-Block eines komplexeren Datenverarbeitungssystems handeln. Beispielsweise kann ein Register in einem digitalen Signalprozessor, das ein Zwischenergebnis speichert, mit einem Datenlatch versehen werden. Das heißt, das Register des digitalen Signalprozessors überträgt Daten regelmäßig in das Datenlatch, welches wiederum so ausgelegt ist, dass es die in ihm gespeicherten Daten für eine gewisse Zeit unabhängig von der Versorgungsspannung des digitalen Signalprozessors behält. Tritt nun eine Störung des digitalen Signalprozessors (beispielsweise eine Störung der Versorgungsspannung des digitalen Signalprozessors) auf, so dass der digitale Signalprozessor oder ein Teilblock des digitalen Signalprozessors, der das Register enthält, zurückgesetzt werden muss, so können die in dem Datenlatch gespeicherten Daten nach Beendigung der Störung in das Register zurückgeladen werden. Ferner kann im Störungsfall erkannt werden, ob es sich um eine lange oder um eine kurze Störung handelt (wobei eine kurze Störung eine Störung ist, die kürzer als eine vorgegebene Zeitdauer ist). Im Falle einer kurzen Störung kann das Register des Signalprozessors nach Beendigung der Störung auf den in dem Datenlatch gespeicherten Wert gesetzt werden, während bei einer langen Störung das Register des Signalprozessors nach Beendigung der Störung auf einen vorgegebenen Wert gesetzt werden kann. Ferner ist festzuhalten dass das Datenlatch von einer Steuerschaltung so angesteuert wird, dass eine Aktualisierung des Datenlatches nur dann erfolgen kann, wenn der Signalprozessor sich in einem stabilen Betriebszustand befindet, wenn also die Daten in dem Register gültig sind und/oder die Versorgungsspannung des Signalprozessors stabil ist.
Statt eines digitalen Signalprozessors kann freilich auch ein analoges oder digitales Filter oder ein herkömmlicher Prozessor verwendet werden. Das Datenlatch (auch als Datentor bezeichnet) kann digitale oder analoge Werte speichern, solange sichergestellt ist, dass das Datenlatch diese Speicherung für zumindest eine gewisse Zeitdauer unabhängig von der Versorgungsspannung durchführen kann. Durch die Verwendung der in dem Datenlatch gespeicherten Daten bei einer Initialisierung einer Signalverarbeitungseinrichtung kann die für die Initialisierung benötigte Zeitdauer wesentlich verringert werden.
Bezugszeichenliste

100: Sensorsystem
110: Sensor
112: Halteeinrichtung
120: Signaleingang
122: Sensorsignal
124: Signalausgang
130: Speichereinrichtung
132: Überwachungseinrichtung
134: Steuersignal
136: Überwachungsinformation
140: Versorgungsspannung
150: Versorgungsspannung
200: Sensorsystem
212: Sensorelement
214: Messgröße
220: elektrische Größe
230: Datenaufbereitung
234: aufbereitete Messdaten
240: Halteelement
244: Schalteinrichtung
248: Übernahmesignal
250: gehaltene Messdaten
254: Schnittstelle
258: Weiterleitung
270: Betriebsüberwachung
274: Pfeile
278: Steuersignal
300: analoge Speichereinrichtung
310: analoger Eingang
320: analoger Ausgang
330: Abtasteingang
340: Schalter
342: Kapazität
400: digitale Speichereinrichtung
410: digitaler Eingang
420: digitaler Ausgang
430: Ladeeingang
440: erster Inverter
442: Freigabeeingang
450: zweiter Inverter
452: invertierter Freigabeeingang
460: dritter Inverter
500: graphische Darstellung
510: erste zeitliche Darstellung
512: Abszisse
514: Ordinate
516: erste Kurve
518: Einbruch
530: zweite zeitliche Darstellung
532: Abszisse
536: zweite Kurve
538: Einbruch
600: Sensorsystem
610: Sensor
612: Halteeinrichtung
614: Schnittstelleneinrichtung
620: Hall-Sensor
622: Analog-Digital-Wandler
624: digitales Filter
626: digitaler Signalprozessor
628: Sensorsignal
640: Datentor
642: erste Rücksetzeinrichtung
644: analoges Resetsignal
646: zweite Rücksetzeinrichtung
648: digitales Resetsignal
650: DSP-Resetsignal
654: OR-Verknüpfung
658: Fehlersignal
662: Ausgangssignal der OR-Verknüpfung
664: Verzögerungsschaltung
666: verzögertes Signal
670: dritte Rücksetzeinrichtung
674: gehaltenes Sensorsignal
676: Digital-Analog-Wandler
678: Ausgangsverstärker
680: On-Board-Diagnoseeinrichtung
682: Ausgangssignal
690: Rückführungssignal
700: Messaufbau
710: Magnetfeldsensor
712: Magnetfeld
714: Versorgungsspannungsanschluss
716: Bezugspotentialanschluss
718: Ausgangsanschluss
720: Gleichspannungsquelle
722: Störquelle
R: Serienwiderstand
C: Querkapazität
726: Tiefpassfilter
730: Ausgang des Tiefpassfilters
Vfilt: tiefpassgefiltertes Ausgangssignal
Vout: Ausgangssignal
800: graphische Darstellung
810: horizontale Richtung
812: vertikale Richtung
820: erste Kurve
822: Störung
824: zweite Kurve
828: dritte Kurve
900: Flussdiagramm
910: erster Schritt
920: zweiter Schritt
930: dritter Schritt
940: vierter Schritt
1000: Datenerfassungssystem
1010: Prozess
1020: Sensorelement
1024: Messgröße
1028: elektrische Größe
1030: Datenaufbereitung
1034: Messdaten
1040: Schnittstelle
1050: Pfeil
1100: Sensorsystem
1110: Sensor
1120: Messgröße
GND: Bezugspotential
1130: Versorgungspotential
1140: Ausgang
1144: Ausgangsdaten
1200: graphische Darstellung
1210: erste zeitliche Darstellung
1212: Abszisse
1214: Ordinate
1216: erste Kurve
1218: Einbruch der Versorgungsspannung
1230: zweite zeitliche Darstellung
1232: Abszisse
1234: Ordinate
1236: zweite Kurve
1238: Einbruch
1240: Aufstarten
1250: dritte zeitliche Darstellung
1252: Abszisse
1254: Ordinate
1256: dritte Kurve
1258: Einbruch
1260: gedämpft-oszillierendes Aufstarten

Claims

Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) für ein Sensorsignal (122; 234; 628) von einem Sensor (110; 220, 230; 610) mit folgenden Merkmalen: einem Signaleingang (120) zum Empfangen des Sensorsignals (122; 234; 628) von dem Sensor (110; 220, 230; 610); einem Signalausgang (124); einer Speichereinrichtung (130; 240; 640), die mit dem Signaleingang (120) und dem Signalausgang (124) gekoppelt ist, die ausgelegt ist, um in einem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, die ausgelegt ist, um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal (122; 234; 628) zu aktualisieren, indem das Sensorsignal (122; 234; 628) in die Speichereinrichtung übernommen wird, und die ferner ausgelegt ist, um den Signalwert für einen Zeitraum, der größer ist als eine erste vorgegebene Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung (130; 240; 640) zu speichern; und einer Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664), die mit der Speichereinrichtung (130; 240; 640) wirksam gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, um unter Verwendung einer, von einer Selbstdiagnoseeinrichtung des Sensors (110; 220, 230; 610) empfangenen Überwachungsinformation (136; 274, 248; 658) zu bestimmen, ob das an dem Signaleingang (120) anliegende Sensorsignal (122; 234; 628) gültig ist, und um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung (130; 240; 640) sich nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) erkennt, dass das Sensorsignal (122; 234; 628) an dem Signaleingang gültig ist, wobei die Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) ferner ausgelegt ist, um den in der Speichereinrichtung (130; 240; 640) vorliegenden Signalwert an dem Signalausgang auszugeben; wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) immer dann als ungültig zu erkennen, wenn eine Versorgungsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) eine Störung aufweist, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) immer dann als ungültig zu erkennen, wenn eine Versorgungsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegebene zeitliche Änderung ist, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) während eines Aufstartens des Sensors (110; 220, 230; 610) oder einer Neu-Initialisierung des Sensors (110; 220, 230; 610) als ungültig zu erkennen, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um zu überwachen, ob der Sensor (110; 220, 230; 610) eine Störung aufweist und das Sensorsignal (122; 234; 628) bei Auftreten einer Störung in dem Sensor (110; 220, 230; 610) als ungültig zu erkennen, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) bei Erkennung eines abnormalen Verlaufs des von dem Sensor (110; 220, 230; 610) gelieferten Sensorsignals (122; 234; 628) als ungültig zu erkennen, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) während eines Rücksetz-Zustands des Sensors (110; 220, 230; 610) als ungültig zu erkennen, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) als ungültig zu erkennen, wenn das Sensorsignal (122; 234; 628) eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegebene zeitliche Änderung ist, oder wenn das Sensorsignal (122; 234; 628) Oszillationen aufweist.
Halteeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um, falls das Sensorsignal (122; 234; 628) ungültig ist, eine Datenaktualisierungsleitung, die ein Übernahmesignal (248) von einer Datenaufbereitung (230) zu der Speichereinrichtung (240) führt, zu sperren.
Halteeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um bei Vorliegen eines ungültigen Sensorsignals (122; 234; 628) an dem Signaleingang (120) die Speichereinrichtung (130; 240; 640) in den ersten Zustand zu bringen.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ferner ausgelegt ist, um den Signalwert als Antwort auf ein Vorladesignal auf einen vorbestimmten Vorladewert zu setzen.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ausgelegt ist, um den Signalwert unabhängig von einem Störimpuls auf der Versorgungsspannung der Speichereinrichtung (130; 240; 640) zu speichern.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um zu überwachen, ob der Sensor (110; 220, 230; 610) eine Störung aufweist, und um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung (130; 240; 640) nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn der Sensor (110; 220, 230; 610) keine Störung aufweist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) zu überwachen, und um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung (130; 240; 640) nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) sich in einem zulässigen Betriebsspannungsbereich befindet.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) zu überwachen, und um die Speichereinrichtung (130; 240; 640) in den ersten Zustand zu versetzen, wenn eine Störung auf der Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) auftritt, und um die Speichereinrichtung (130; 240; 640) nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) für eine zweite vorbestimmte Zeit in dem ersten Betriebszustand zu halten.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß Anspruch 8, bei der die zweite vorbestimmte Zeit größer als eine Einschwingzeit des Sensors (110; 220, 230; 610) ist, wobei die Einschwingzeit des Sensors (110; 220, 230; 610) eine Zeitdauer ist, die der Sensor (110; 220, 230; 610) benötigt, bis nach Beendigung einer Störung auf der Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) das Sensorsignal (122; 234; 628) einen stabilen und zuverlässigen Wert erreicht.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) eine erste Rücksetzeinrichtung (642) aufweist, die ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung eines analogen Schaltungsteils (622) des Sensors (110; 220, 230; 610) zu überwachen, und um den analogen Schaltungsteil (622) zurückzusetzen, wenn die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils (622) eine erste Störungsbedingung erfüllt, wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ferner ausgelegt ist, um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung (130; 240; 640) sich nicht in dem zweiten Betriebszustand befindet, während die erste Rücksetzeinrichtung (642) den analogen Schaltungsteil (622) des Sensors (110; 220, 230; 610) zurücksetzt, wobei die Betriebspannung des analogen Schaltungsteils die erste Störungsbedingung erfüllt, wenn ein zuverlässiger Betrieb des analogen Schaltungsteils (622) aufgrund einer Störung auf der Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils (622) nicht gewährleistet ist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) eine zweite Rücksetzeinrichtung (646) aufweist, die ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung eines digitalen Schaltungsteils (624, 626) des Sensors (110; 220, 230; 610) zu überwachen, und um den digitalen Schaltungsteil (624, 626) zurückzusetzen, wenn die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils (624, 626) eine zweite Störungsbedingung erfüllt, wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ferner ausgelegt ist, um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung (130; 240; 640) nicht in dem zweiten Zustand befindet, während die zweite Rücksetzeinrichtung (646) den digitalen Schaltungsteil (624, 626) des Sensors (110; 220, 230; 610) zurücksetzt, wobei die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils (624, 626) die zweite Störungsbedingung erfüllt, wenn aufgrund einer Störung auf der Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils (624, 626) ein zuverlässiger Betrieb des digitalen Schaltungsteils (624, 626) nicht gewährleistet ist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die erste Störungsbedingung erfüllt ist, wenn die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils (622) über einen langen Zeitraum zumindest eine kleine Abweichung von einem Sollwert aufweist, und wobei die zweite Störungsbedingung erfüllt ist, wenn die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils (624, 626) zumindest über einen kurzen Zeitraum eine große Abweichung von einem Sollwert aufweist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um die Speichereinrichtung (130; 240; 640) nach einer Beendigung des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils (622) und des digitalen Schaltungsteils (624, 626) für eine dritte vorbestimmte Zeitdauer in dem ersten Zustand zu halten.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ferner eine dritte Rücksetzeinrichtung (670) umfasst, die ausgelegt ist, um zu erkennen, ob eine langanhaltende Störung der Betriebsspannung der Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) oder des Sensors (110; 220, 230; 610), deren Dauer länger als eine vierte vorbestimmte Zeitdauer ist, vorgelegen hat, und um den Signalwert der Speichereinrichtung (130; 240; 640) auf den vorbestimmten Vorladewert zu setzen, falls die langanhaltende Störung der Betriebsspannung der Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) oder des Sensors (110; 220, 230; 610) vorgelegen hat.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß Anspruch 14, bei dem die dritte Rücksetzeinrichtung (670) ein R-C-Glied und einen Schmitt-Trigger, der mit dem R-C-Glied gekoppelt ist, umfasst, wobei ein Ausgangssignal des Schmitt-Triggers ein Vorladesignal bildet, das ausgelegt ist, um den Signalwert der Speichereinrichtung auf den bestimmten Vorladewert vorzuladen.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ausgelegt ist, um in einem passiven Grundzustand den Signalwert zu speichern, und um in einem aktiven Zustand eine Aktualisierung des Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal (122; 234; 628) zu ermöglichen.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß Anspruch 16, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ausgelegt ist, um den passiven Grundzustand anzunehmen, wenn eine Versorgungsspannung der Speichereinrichtung (130; 240; 640) eine vorgegebene Mindestspannung unterschreitet.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ein analoges Halteglied ist, das einen Kondensator umfasst, der in einem passiven Grundzustand von dem Signaleingang (120) abgekoppelt ist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ein digitales Halteglied ist, das in einem passiven Grundzustand von dem Signaleingang (120) abgekoppelt ist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) mindestens einen elektrischen Ladungsspeicher umfasst, der in dem passiven Grundzustand durch mindestens eine geöffnete Schalteinrichtung von dem Signaleingang (120) abgekoppelt ist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die Speichereinrichtung (130; 240; 640) ausgelegt ist, um in dem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal (122; 234; 628) zu aktualisieren, wenn der Sensor (110; 220, 230; 610) durch ein Übernahmesignal (248) ein Vorliegen eines neuen Signalwerts des Sensorsignals (122; 234; 628) anzeigt.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um bei Vorliegen eines ungültigen Sensorsignals (122; 234; 628) an dem Signaleingang (120) die Speichereinrichtung (130; 240; 640) so schnell in den ersten Zustand zu bringen, dass das ungültige Sensorsignal (122; 234; 628) nicht in die Speichereinrichtung (130; 240; 640) übernommen wird.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der die Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) ferner ausgelegt ist, um den Signalwert an eine Signalaufbereitungseinrichtung (624, 626) des Sensors (110; 220, 230; 610) auszugeben, um eine beschleunigte Initialisierung des Sensors (110; 220, 230; 610) zu ermöglichen.
Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals unter Verwendung einer Speichereinrichtung, die ausgelegt ist, um einen Signalwert für einen Zeitraum, der länger ist als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern, mit folgenden Schritten: Empfangen (910) des Sensorsignals von einem Sensor; Überprüfen (920), unter Verwendung einer von einer Selbstdiagnoseeinrichtung des Sensors empfangenen Überwachungsinformation ob das Sensorsignal gültig ist; Aktualisieren (930) des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal, indem das Sensorsignal in die Speichereinrichtung übernommen wird, nur wenn sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist; und Ausgeben (940) des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts; wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn eine Betriebsspannung des Sensors eine Störung aufweist, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn eine Betriebsspannung des Sensors eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegebene zeitliche Änderung ist, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal für eine vorgegebene Zeitdauer im Anschluss an eine Beendigung einer Störung eine Betriebsspannung des Sensors ungültig ist, oder, wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal während eines Aufstartens des Sensors oder während einer Neu-Initialisierung des Sensors ungültig ist, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn eine Störung des Sensors vorliegt, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal während des Rücksetzens eines analogen Schaltungsteils ungültig ist, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal während des Rücksetzens eines digitalen Schaltungsteils ungültig ist, oder wobei ferner angenommen wird, dass das Sensorsignal während des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils oder des digitalen Schaltungsteils sowie für eine vorbestimmte zweite Zeitdauer nach Abschluss des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils oder des digitalen Schaltungsteils ungültig ist, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn ein abnormaler Verlauf des von dem Sensor gelieferten Sensorsignals erkannt wird, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn das Sensorsignal eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegebene zeitliche Änderung ist, oder wenn das Sensorsignal Oszillationen aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 24, das ferner folgenden Schritt aufweist: Speichern des Signalwerts in der Speichereinrichtung, solange nicht sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist.
Verfahren gemäß Anspruch 24 oder 25, bei dem das Überprüfen, ob das Sensorsignal gültig ist, ein Überwachen einer Betriebsspannung des Sensors umfasst, wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn die Betriebsspannung des Sensors eine Störung aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem das Überprüfen, ob das Sensorsignal gültig ist, ein Überwachen einer Betriebsspannung des Sensors umfasst, wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal für eine vorgegebene Zeitdauer im Anschluss an eine Beendigung einer Störung der Betriebsspannung des Sensors ungültig ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem das Überprüfen, ob das Sensorsignal gültig ist, ein Überwachen, ob eine Störung des Sensors vorliegt, umfasst, wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn eine Störung des Sensors vorliegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 28, das ferner das Rücksetzen eines analogen Schaltungsteils des Sensors umfasst, wenn eine Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils eine erste Störungsbedingung erfüllt, wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal während des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils ungültig ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 29, das ferner das Rücksetzen eines digitalen Schaltungsteils des Sensors umfasst, wenn eine Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils eine zweite Störungsbedingung erfüllt, wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal während des Rücksetzens des digitalen Schaltungsteils ungültig ist.
Verfahren gemäß Anspruch 29 oder 30, wobei ferner angenommen wird, dass das Sensorsignal während des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils oder des digitalen Schaltungsteils sowie für eine vorbestimmte zweite Zeitdauer nach Abschluss des Rücksetzens des analogen Schaltungsteils oder des digitalen Schaltungsteils ungültig ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 31, das ferner ein Setzen des Signalwerts auf einen Vorgabesignalwert umfasst, wenn eine Störung einer Betriebsspannung des Sensors erkannt wird, die länger als eine vorgegebene dritte Zeitdauer ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 32, bei dem das Aktualisieren des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts auf eine Aktivierung eines von dem Sensor gelieferten Übernahmesignals hin erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 33, das ferner die Verwendung des gespeicherten Signalwerts bei einer Initialisierung des Sensors umfasst.
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 24 bis 34, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) für ein Sensorsignal (122; 234; 628) von einem Sensor (110; 220, 230; 610) mit folgenden Merkmalen: einem Signaleingang (120) zum Empfangen des Sensorsignals (122; 234; 628) von dem Sensor (110; 220, 230; 610); einem Signalausgang (124); einer Speichereinrichtung (130; 240; 640), die mit dem Signaleingang (120) und dem Signalausgang (124) gekoppelt ist, die ausgelegt ist, um in einem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, die ausgelegt ist, um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal (122; 234; 628) zu aktualisieren, indem das Sensorsignal (122; 234; 628) in die Speichereinrichtung übernommen wird, und die ferner ausgelegt ist, um den Signalwert für einen Zeitraum, der größer ist als eine erste vorgegebene Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung (130; 240; 640) zu speichern; und einer Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664), die mit der Speichereinrichtung (130; 240; 640) wirksam gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, um zu bestimmen, ob das an dem Signaleingang (120) anliegende Sensorsignal (122; 234; 628) gültig ist, und um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung (130; 240; 640) sich nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) erkennt, dass das Sensorsignal (122; 234; 628) an dem Signaleingang gültig ist, wobei die Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) ferner ausgelegt ist, um den in der Speichereinrichtung (130; 240; 640) vorliegenden Signalwert an dem Signalausgang auszugeben; wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) immer dann als ungültig zu erkennen, wenn eine Versorgungsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegebene zeitliche Änderung ist, oder wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) als ungültig zu erkennen, wenn das Sensorsignal (122; 234; 628) Oszillationen aufweist.
Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals unter Verwendung einer Speichereinrichtung, die ausgelegt ist, um einen Signalwert für einen Zeitraum, der länger ist als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern, mit folgenden Schritten: Empfangen (910) des Sensorsignals von einem Sensor; Überprüfen (920), ob das Sensorsignal gültig ist; Aktualisieren (930) des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal, indem das Sensorsignal in die Speichereinrichtung übernommen wird, nur wenn sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist; und Ausgeben (940) des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts; wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn eine Betriebsspannung des Sensors eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller als eine vorgegebene zeitliche Änderung ist, oder wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist, wenn das Sensorsignal Oszillationen aufweist.
Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) für ein Sensorsignal (122; 234; 628) von einem Sensor (110; 220, 230; 610) mit folgenden Merkmalen: einem Signaleingang (120) zum Empfangen des Sensorsignals (122; 234; 628) von dem Sensor (110; 220, 230; 610); einem Signalausgang (124); einer Speichereinrichtung (130; 240; 640), die mit dem Signaleingang (120) und dem Signalausgang (124) gekoppelt ist, die ausgelegt ist, um in einem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, die ausgelegt ist, um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal (122; 234; 628) zu aktualisieren, indem das Sensorsignal (122; 234; 628) in die Speichereinrichtung übernommen wird, und die ferner ausgelegt ist, um den Signalwert für einen Zeitraum, der größer ist als eine erste vorgegebene Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung (130; 240; 640) zu speichern; und einer Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664), die mit der Speichereinrichtung (130; 240; 640) wirksam gekoppelt ist, und die ausgelegt ist, um unter Verwendung einer von dem Sensor (110; 220, 230; 610) empfangenen Überwachungsinformation (136; 274, 248; 658) zu bestimmen, ob das an dem Signaleingang (120) anliegende Sensorsignal (122; 234; 628) gültig ist, und um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung (130; 240; 640) sich nur dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) erkennt, dass das Sensorsignal (122; 234; 628) an dem Signaleingang gültig ist, wobei die Halteeinrichtung (100; 240, 270; 612) ferner ausgelegt ist, um den in der Speichereinrichtung (130; 240; 640) vorliegenden Signalwert an dem Signalausgang auszugeben; wobei die Überwachungseinrichtung (132; 270; 642, 646, 670, 654, 664) ausgelegt ist, um das Sensorsignal (122; 234; 628) immer dann als ungültig zu erkennen und um die Speichereinrichtung (130; 240; 640) in den ersten Zustand zu versetzen, wenn eine Störung auf der Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) auftritt, und um die Speichereinrichtung (130; 240; 640) nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors (110; 220, 230; 610) für eine zweite vorbestimmte Zeit in dem ersten Betriebszustand zu halten.
Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals unter Verwendung einer Speichereinrichtung, die ausgelegt ist, um einen Signalwert für einen Zeitraum, der länger ist als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern, mit folgenden Schritten: Empfangen (910) des Sensorsignals von einem Sensor; Überprüfen (920), unter Verwendung einer von dem Sensor empfangenen Überwachungsinformation ob das Sensorsignal gültig ist; Aktualisieren (930) des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal, indem das Sensorsignal in die Speichereinrichtung übernommen wird, nur wenn sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist; und Ausgeben (940) des in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts; wobei angenommen wird, dass das Sensorsignal ungültig ist und die Speichereinrichtung in den ersten Zustand versetzt wird, wenn eine Störung auf der Betriebsspannung des Sensors auftritt, und die Speichereinrichtung nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung des Sensors für eine zweite vorbestimmte Zeit in dem ersten Betriebszustand gehalten wird.